WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«В Устройства управления роботами схемотехника и микроконтроллеров PICmicro, управление исполнительными устройствами, подключение периферийных устройств, датчиков, детекторов I помощь радиолюбителю ...»

-- [ Страница 4 ] --

им соответствуют коды от 0x000 до 0x007. Для пе реключения в режим программирования надо дать команду установки курсора в область программируемых символов, указав нужный адрес в памяти знако генератора (Character Generator RAM - CGRAM), для этого предназначены биты А в поле команды (см. табл. 4.7). После этого надо последовательно выполнить запись восьми байтов, каждый из которых определяет вид одной горизонтальной линии в изображении программируемого символа (начиная с верхней).

Перемещая позицию курсора по области CGRAM, следует помнить, что одно му символу в памяти знакогенератора соответствует восемь последовательно рас положенных байтов. Поэтому адрес первого символа равен 0x000, второго 0x008, третьего - и т.д. Таким образом, вся память CGRAM имеет объем 64 байт, что соответствует восьми программируемым символам. Обычно все во семь символов программируют за один раз (поэтому используют команду что соответствует установке курсора на нулевую ячейку памяти знакогенерато ра), после чего производят запись всех 64 байтов.

Для регулировки контрастности отображаемых символов надо иметь возмож ность изменять напряжение на выводе 3. Обычно для этого используется регули руемый делитель напряжения - потенциометр (рис. 4.43). Изменяя положение движка переменного резистора, можно задать любое напряжение в диапазоне от О до Vcc. Для разных ЖКИ одно и то же напряжение на выводе 3 к раз личным Для упрощения схемы включения жидкокристаллических индикаторов часто используют сдвиговый регистр, с помощью которого количество подключаемых выводов можно уменьшить до трех или даже двух. Пример схемы для водного интерфейса показан на рис. 4.44.

VCC ЖКИ L Сдвиговый Г Vcc регистр 4 RS г Л К выводу 3 ЖКИ (регулировка Out контрастности) А 1 К Рис. 4. Регулировка контрастности Рис. 4.44. Двухпроводной интерфейс отображаемых символов для подключения ЖКИ к микроконтроллеру Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств В качестве сдвигового регистра можно использовать микросхему подключенный к старшему выходу регистра, и резистор сопротивлением 1 кОм, включенный между входом Data и выводом Е жидкокристаллического дисплея.

Эти два элемента образуют соединение «Монтажное И».

Приведенная схема подключения ЖКИ позволяет свести к минимуму количе ство используемых выводов микроконтроллера, освобождая их для целей.

Я предпочитаю использовать микросхему вместо специализирован ного сдвигового регистра с последовательным входом/параллельным выходом, как раз предназначенного для применения в подобных случаях. Следует иметь в виду, что защелкивание входных данных в микросхеме происходит по переднему фронту тактовых импульсов.

На рис. 4.45 показаны временные диаграммы сигналов в обсуждаемой схеме.

Перед тем как начать запись данных, надо очистить регистр, установив все его выходы в нулевое состояние. Затем на вход Data подается бит который обеспе чит подачу строба Е после заполнения регистра. После этого записываются бит R/S и, наконец, четыре бита данных (или команды), начиная со старшего. Для за щелкивания в регистре очередного бита, действующего на входе подается импульс на линию Clock, с передним фронтом которого бит данных записывается в младший (на рис. 4.45 - верхний) разряд регистра, а все остальные разряды сдвигаются в сторону старшего (на рис. 4.45 — вниз). После записи последнего (младшего) бита на 6-м выходе регистра устанавливается строб Е;

к этому време ни все остальные выходные сигналы регистра примут правильные значения, ко торые и будут записаны в Data.

• 2Q 3Q 2Qo 4Q 3Qo 4Qo 2Qo 5Qo 4Qo 6Q E _ Очистка регистра Загрузка регистра Строб Рис. 4.45. диаграммы сигналов интерфейса Применяется также трехпроводная схема подключения ЖКИ к микроконтрол леру. Ее преимущество заключается в том, что нет необходимости очищать ре | гистр побитно каждый раз перед началом записи очередного полубайта. В резуль тате скорость записи возрастает более чем вдвое.

Отечественный аналог - - Прим. перев.

Подача строба Е осуществляется автоматически после заполнения регистра, для этого предназначен диод 1N914. Можно использовать любой диод, например, КД521. - Прим. перев.

202 Устройства управления роботами При программировании микроконтроллера следует помнить, что импульс Е должен действовать не менее 450 Нет необходимости запрещать обработку пре рываний, пока микроконтроллер производит запись в регистр (если, разумеется, процедура обработки прерываний не изменяет состояния тех выводов микроконтрол лера, к которым подключены линии Data и Clock нашей схемы). Заметим, что для подключения линий Data и Clock нельзя использовать выходы с открытым стоком.

В документации указывается, какой фронт сигнала Е является активным: пе редний (положительный) или задний (отрицательный). Если тактирование про изводится задним фронтом, то в самом начале записи очередного полубайта вме сто 1 на вход Data надо подавать 0.

4.17. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДИСПЛЕЙ Здесь мы разработаем программу, управляющую выводом информации на жид кокристаллический дисплей. Для подключения дисплея к микроконтроллеру бу дем использовать простой двухпроводной интерфейс, аналогичный рассмотрен ному в предыдущем разделе.

В нашей схеме жидкокристаллический дисплей будет единственным перифе рийным устройством, но для использования того же способа подключения в ре альных конструкциях не придется переделывать ни схему, ни управляющую про грамму.

Принципиальная схема представлена на рис. 4.46, размещение элементов на макетной плате показано на рис. 4.47, а список элементов приведен в табл. 4.9.

Vcc С2, С2 = Vc с U PIC16F627/PIC16F84 V Vdd Vcc/ CLR 1, + 5, Q2/3C 7, Q3/4D Vcc 10, Q4/5D OK RB1 12, 4 7 RB2 D CR Gnd Osc1 1N МГц П.

I Vss R2 1 К Рис. 4.46. Схема к микроконтроллеру жки Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Vcc / PIC16F627/ а а а а а а а а в D п п а D п а аа Рис. 4.47. Схема размещения элементов на макетной плате 4.9. Список использованных Обозначение Элемент Примечание Микроконтроллер Сдвиговый регистр CR1 Любой кремниевый диод 10 0,25 Вт Для «подтягивания» напряжения на выводе до напряжения положительной шины питания кОм;

0,25 Вт КЗ кОм, Для регулирования контрастности Для фильтрации напряжения питания микросхем Жидкокристаллический дисплей выводов), совместимый с Hitachi Керамический резонатор Для генератора тактовых импульсов микроконтроллера на 4 МГц, со встроенными конденсаторами Материалы Макетная плата, монтажные провода, источник питания +5 В * В скобках указаны отечественные добавленные при переводе. - перев.

В качестве сдвигового регистра можно использовать микросхемы 74LS374, 74LS373, 74LS573, По сравнению с вышеописанными конструкциями здесь появились новые эле менты: диод и резистор, образующие соединение «Монтажное И», а также под для регулировки контрастности. Кроме того, на плате при аналоги К555ТМ9, ИР23, ИР22, ИРЗЗ. - Прим. перев.

204 Устройства управления роботами шлось разместить жидкокристаллический дисплей. Чтобы можно было сэконо мить на соединительных проводах, дисплей располагается вблизи резистора, используя те же шины Vcc и Gnd. Монтаж получился довольно плот ным (по сравнению с предыдущими схемами), но все сделано для того, чтобы не затенять разводку соединений габаритными элементами.

Текст управляющей программы вы найдете в файле Code\Lcd\lcd.c:

// 27 января 2002 - вывод на жидкокристаллический дисплей // приветствия: "Hello // // Для подключения дисплея к микроконтроллеру используется // двухпроводной интерфейс на основе сдвигового регистра 74LS174.

// // Используемые аппаратные средства:

// микроконтроллер PIC16F84/PIC16F627, // тактовая частота 4 МГц, // используется керамический резонатор, // - линия Clock (тактирование), // - линия Data (данные).

// Глобальные переменные и константы:

int RTC = 0;

// Счетчик реального времени.

int // Длительность задержки.

static volatile bit Clock @ static volatile bit static volatile bit Data 9 (unsigned)&PORTB*8+2;

static volatile bit DataTRIS char Message[13] = "Hello // Строка сообщения, // выводимого на дисплей.

// Слово defined «warning PIC16F84 selected // Для PIC16F84:

// кварцевый тактовый генератор, // таймер PWRT включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена.

PIC16F627 with internal oscillator selected CONFIG(Ox03F61);

// Для МК PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена, // детектор BODEN включен.

Unsupported selected // Обработчик прерывания:

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств void if { // Обработчик прерывания от таймера TMRO.

TOIF = 0;

// Сбросить флаг прерывания от таймера TMRO.

RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код для обработки // прерываний от таймера TMRO.

} // Конец обработчика прерываний от таймера TMRO.

// Здесь можно разместить дополнительные обработчики прерываний.

// Конец обработчика прерываний. • // Служебные LCDNybble(char Nybble, char RS) { // Запись полубайта в unsigned i;

Data = 0;

// Очистка сдвигового регистра.

for i < 6;

i++) { // Повторить шесть раз.

Clock = 1;

Clock = 0;

// Строб Clock // для записи нулевых разрядов.

Data = 1;

// Строб Е.

Clock = 1;

Clock 0;

// Clock.

Data = RS;

// Бит R/S.

Clock 1;

Clock 0;

for (i = 0;

i < 4;

i++) // Записать 4 бита.

if & 0x008) != 0) Data = 1;

else Data 0;

Clock = Clock = 0;

// Строб Clock.

Nybble = Nybble 1;

// Сдвиг перед записью // нового полубайта.

Data = 1;

Data = 0;

// Строб } // Конец подпрограммы LCDNybble.

LCDByte(char Byte, char RS) { // Запись байта в ЖКИ.

LBDlay;

LCDNybble((Byte 4) & OxOOF, RS);

// Старшая тетрада.

LCDNybble(Byte & OxOOF, RS);

// Младшая тетрада.

if < 4) && (RS == // Выясняем тип команды.

LBDlay = RTC + 6;

// Задержка на 5 мс.

else LBDlay = RTC + 2;

// Задержка на 1 мс.

while(LBDlay != RTC);

// Закончить выполнение задержки.

} // Конец подпрограммы LCDByte.

// Главная программа:

206 Устройства управления роботами void < int i;

OPTION = OxOD1;

// работает с таймером TMRO, // коэффициент деления равен 4.

0;

// Начальный таймера.

= 1;

// Разрешить прерывания от таймера.

= 1;

// Разрешить обработку прерываний.

// Здесь можно выполнить инициализацию других периферийных устройств.

Clock = 0;

Data = 0;

// На обеих линиях двухпроводного интерфейса // установлены сигналы низкого уровня.

ClockTRIS = 0;

// Оба вывода, к которым подключен DataTRIS = 0;

// интерфейс переведены // в режим выходных.

= RTC + 20;

// Шаг 1 - ждать более 15 мс while (Dlay != RTC);

// после включения питания.

0);

// Шаг 2 - полубайт для инициализации Dlay = RTC + 6;

// и задержка на 5 мс.

while (Dlay != RTC);

LCDNybble(Ox003, 0);

// Шаг 3 - полубайт Dlay = RTC + 1;

// для инициализации и задержка while (Dlay != RTC);

// более 160 мкс (1 мс).

0);

// Шаг 4 - в третий раз повторяем Dlay = RTC + 1;

// инициализирующий полубайт while (Dlay != RTC);

// и задержку.

LCDNybble(Ox002, 0);

// Шаг 5 - устанавливаем Dlay = RTC + 1;

// курсор в начальную позицию.

while (Dlay != RTC);

// Задержка.

LCDByte(Ox028, 0);

// Шаг 6 - устанавливаем режим // (4-битные данные, одна строка, // размер символов 5x7).

0);

// Шаг 7 - выключение дисплея.

0);

// Шаг 8 - очистка экрана.

LCDByte(Ox006, 0);

// Шаг 9 - режим смещения // (сдвиг курсора включен, // смещение изображения выключено).

0);

// Шаг 10 - включение дисплея.

for (i = 0;

i < 12;

i++) // Вывод сообщения "Hello 1);

while (1 1) { // Бесконечный цикл.

Здесь можно разместить код верхнего уровня.

} // Конец главной программы.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств 207 \ Приведенный программы не должен вызвать затруднений, так как он мало отличается от наших предыдущих приложений. Как и прежде, для реализа ций функций электронного уровня мы используем прерывания от таймера TMRO, генерируемые каждую миллисекунду.

Но загружать эту программу в микроконтроллер было бы преждевременно.

Здесь мы ошибку, разместив часть кода, работающего с дис плеем, в главной программе, то есть там, где должны располагаться операторы, ре ализующие функции биологического уровня. В результате программа будет ра ботоспособна только в том случае, если жидкокристаллический дисплей является единственным периферийным устройством. Обеспечить возможность выполне ния этим приложением каких-либо других функций будет затруднительно.

Решить проблему можно, используя модель конечного автомата. Каждый раз при вызове обработчика прерываний мы будем проверять текущее состояние ко нечного автомата и выполнять действия, необходимые на данном этапе.

Измененный текст программы вы найдете в файле Code\Lcd\lcd2.c:

// 17 февраля 2002 - программа управления жидкокристаллическим // дисплеем, измененная в с правилами "трех уровней".

// // Для подключения дисплея к микроконтроллеру используется // интерфейс на основе сдвигового регистра 74LS174.

// // Используемые аппаратные средства:

// микроконтроллер PIC16F84/PIC16F627, // тактовая частота 4 МГц, // используется керамический резонатор, // RB1 - линия Clock // - линия Data (данные).

// Глобальные переменные и константы:

int RTC = 0;

// Счетчик реального времени.

volatile char LCDDlay = 20;

// Длительность задержки.

volatile char LCDState = 1;

// Номер текущего состояния // конечного автомата.

static volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS (unsigned)&TRISB*8+1;

static volatile bit Data static volatile bit DataTRIS char // Указатель на строку выводимого volatile char = 0;

// Смещение, указывающее позицию // выводимого символа.

char = "Hello // Текст char = Line";

// Слово defined PIC16F84 selected CONFIG(Ox03FF1);

// Для PIC16F84:

// кварцевый тактовый генератор, 208 Устройства управления роботами // таймер включен, // сторожевой таймер // защита кода PIC16F627 with internal oscillator selected _CONFIG(Ox03F61);

// Для PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, • // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена, // детектор BODEN включен.

Unsupported MCU selected // Служебные LCDNybble(char Nybble, char RS) { // Запись полубайта в ЖКИ.

unsigned i;

Data 0;

// Очистка сдвигового регистра.

for (i = 0;

i < 6;

i++) { // шесть раз.

Clock = 1;

Clock = 0;

// Строб Clock // для записи нулевых разрядов.

Data = 1;

// Строб Е.

Clock = 1;

Clock = 0;

// Строб Clock.

Data RS;

// Бит R/S.

Clock = 1;

Clock = 0;

for (i = 0;

i < 4;

i++) { // Записать 4 бита.

if & 0x008) != 0) Data = 1;

else Data = 0;

Clock = 1;

Clock = 0;

// Строб Clock.

Nybble = Nybble 1;

// Сдвиг перед записью // нового полубайта.

Data = 1;

Data = 0;

// Строб Е.

} // подпрограммы LCDByte(char Byte, char RS) { // Запись байта в ЖКИ.

int 4) & OxOOF, RS);

// Старшая тетрада.

LCDNybble(Byte & OxOOF, RS);

// Младшая тетрада.

// Обратите внимание, что текст подпрограммы изменился.

} // Конец подпрограммы // Инициализация ЖКИ., Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Clock = 0;

Data = 0;

// На обеих двухпроводного интерфейса // установлены сигналы низкого уровня.

ClockTRIS = 0;

// Оба вывода, к которым подключен DataTRIS = 0;

// интерфейс переведены в // режим выходных.

} // Конец подпрограммы инициализации.

* const LCOString) // Вывод строки на ЖКИ.

{ while (LCDState);

// Ждать, когда можно будет начать запись.

= // Загрузка строки для вывода.

LCDState = 100;

// Начинаем запись строки на ЖКИ.

} // Конец подпрограммы // Обработчик прерываний:

void interrupt < char temp;

if { // Обработчик прерываний от таймера TMRO.

= 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера TMRO.

// Конечный автомат:

{ // В зависимости от текущего состояния:

case // Начать инициализацию ЖКИ.

if == 0) LCDState++;

break;

// Ждать 20 мс.

case 2: // Шаг 2.

LCDNybble(Ox003, 0);

LCDDlay = 5;

case 3: // Ждать выполнения команды.

if break;

case 4:

LCDNybble(Ox003, 0);

// Шаг 3.

LCDState++;

break;

case LCDNybble(Ox003, 0);

// Шаг 4.

break;

case 6:

LCDNybble(Ox002, 0);

// Шаг 5.

break;

210 Устройства управления роботами case 7:

0);

// Шаг 6.

LCDState++;

break;

case 8:

LCDByte(Ox008, 0);

// Шаг 7.

LCDState++;

break;

case 9:

0);

// Шаг 8.

LCDDlay // Ждать break;

case 10: // Ждать выполнения команды.

if == 0) LCDState++;

break;

case LCDByte(Ox006, 0);

// Шаг 9.

LCDState++;

break;

case 12:

0);

// Шаг 10.

LCDState = 0;

// Все готово.

break;

case 100: // Вывод сообщения switch (temp = { case // Конец сообщения?

LCDState = // теперь свободен.

= 0;

// Возврат индекса // на начало break;

case // Очистка экрана.

LCDByte(Ox001, 0);

LCDState++;

LCDDlay = 5;

break;

case 254: // Перед записью команды.

if = 0) LCDState = 0;

else { if (temp < 4) { LCDState++;

LCDDlay = 5;

} // endif 0);

> break;

default: // Все другие символы.

LCD8yte(temp, 1);

} // Конец внутреннего оператора break;

case 101: // Задержка.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств if == 0) LCDState--;

break;

} // внешнего оператора switch.

} // Конец оператора if.

// Здесь можно разместить другие обработчики прерываний.

) // Конец обработчика прерываний.

// Главная программа:

void { OPTION OxOD1;

// работает с таймером TMRO, // коэффициент деления равен 4.

, // Начальный сброс таймера TMRO.

TOIE = 1;

// Разрешение прерываний от таймера TMRO.

GIE = 1;

// Разрешение обработки прерываний.

// Инициализация порта, к которому подключен // Здесь можно проинициализировать другие периферийные устройства.

// Передача строки для вывода на дисплей.

// Вторая строка while (1 == 1) // Бесконечный цикл.

// Здесь можно разместить код биологического уровня.

} } // Конец главной программы.

Как видим, текст подпрограммы LCDNybble не изменился, а из подпрограм мы LCDByte исчезли все вызовы функции задержки.

Появилась новая подпрограмма LCDOut, предназначенная для вывода строки на жидкокристаллический дисплей. В этой подпрограмме после того, как конеч ный автомат закончил запись предыдущей строки, выполняется копирование ука зателя на новую строку. Заметим, что при раннем вызове функции LCDOut суще ствует опасность зависания главной программы, поэтому читатель, возможно, захочет добавить к приведенному тексту еще одну подпрограмму для опроса те кущего состояния конечного автомата, управляющего процессом записи строк на жидкокристаллический дисплей:

LCDPoll () // Опрос состояния конечного автомата.

{ if (LDState) return 0;

// ЖКИ занят или еще не проинициализирован.

else return 1;

// Можно начинать запись следующей строки.

> Эта функция возвращает 1, если дисплей пока не проинициализирован или еще не закончена запись предыдущей строки. Теперь вызов LCDOut можно стить в условный оператор, который обращается к функции LCDPoll.

212 Устройства управления роботами Обратите внимание еще на несколько отличий от предыдущей программы. Во первых, здесь мы используем строки в формате ASCIIZ, то есть применяем нуле вой байт в качестве терминатора строки. Во-вторых, строка сообщения теперь содержит управляющие коды. Символ \ f feed) используется для перехода на новую строку, что для нашего однострочного дисплея эквивалентно очистке экрана. Перед записью таких команд необходимо послать в контроллер ЖКИ байт с кодом (то есть OxOFE). Этот байт воспринимается большинством жидко дисплеев как указатель что за ним последует не ASCII-код символа, а код команды (как вы помните, первые 32 символа, соответствующие обычным управляющим кодам, не являются таковыми для жидкокристалличес ких дисплеев, поэтому приходится использовать какой-то условный сигнал для подачи команд управления экраном).

В программе на языке С самый простой способ подачи таких команд - предва рять каждый управляющий код символом (как нетрудно проверить, это восьмеричная запись числа 254). Например, команда очистки экрана, эквивалент ная команде 0x001, запишется в виде строки из двух символов: \376\001.

В табл. 4.10 приведены некоторые часто используемые команды.

Таблица Строковый формат некоторых команд ЖКИ Команда Строка Очистка экрана \376\ Перемещение курсора начальную позицию экрана \376\ Выключение дисплея Включение дисплея, курсор спрятан \376\ Включение дисплея, видимый курсор \376\ Перемещение на позицию, адрес которой — \376\ Допустим, мы хотим очистить экран, вывести в двух строках сообщение о том, что робот движется вперед:

Robot Moving Forward и спрятать курсор. Для этого в программе на языке С надо использовать строку, содержащую управляющие символы:

Возможно, вы полагаете, что метод проектирования, основанный на вынесении интерфейсных функций в процедуру обработки прерываний, эффективен только с точки зрения расширяемости программ, но требует большего объема памяти мик роконтроллера. Пора развеять это заблуждение. Если вы сравните размер машинно го кода, полученного в результате компиляции обоих вариантов нашей программы, то будете немало удивлены. Хотя исходный текст программы на языке С за нимает больше места и содержит дополнительные функции (в частности, добавле ны новые ветви оператора выбора для обработки управляющих символов), размер Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств машинного кода после всех изменений даже чуть меньше, чем в резуль тате компиляции программы Разумеется, вы захотите использовать описанные в этой главе методы работы с периферийными устройствами при проектировании реальных приложений, в которых должны будут уживаться друг с другом разные интерфейсы. Поэтому за основу следующих проектов будет взята описанная в этом разделе конструк ция, чтобы можно было продемонстрировать, как работает предложенный метод в ситуации, когда новые функциональные возможности добавляются к уже рабо тающему устройству. Для экономии места в следующих программах будут приво диться только заголовки тех функций, которые обеспечивают вывод информации на жидкокристаллический дисплей, а пропущенные фрагменты кода — обозна чаться многоточием.

4.18. ДАТЧИКИ При слове «датчик» я всегда вспоминаю телевизионный сериал «Star Trek», в кото ром эти таинственные устройства могли обнаруживать вещество, энергию и, конеч но, различные формы жизни.

Датчики, используемые в робототехнике, могут служить источником самой раз личной информации об окружающей среде, но сам алгоритм обработки этой инфор мации определяется не датчиком, а кодом верхнего (биологического) уровня.

В следующих нескольких разделах я продемонстрирую примеры подключения различных датчиков к микроконтроллерам и приведу текст соответствующих программ. Существует множество различных способов реализации описанных функций;

в других книгах этой серии многие вопросы разобраны более подробно.

Здесь же я ставил себе задачу познакомить читателя с датчиками различного типа и рассмотреть основные методы программирования. Многие входные устрой ства - например, устройства ввода навигационной информации от спутника (Global Positioning System - GPS) или от обычного компаса, приборы измерения наклона, видеокамеры и др. - при этом вынужденно остались за пределами наше го внимания.

Несмотря на огромное количество самых разнообразных устройств ввода ин формации, общий принцип работы с ними остается неизменным. В любом случае вы должны опираться на рассматриваемый в этой книге метод «трех уровней».

Для упрощения отладки устройств разумно разместить поблизости от каждо го входного датчика какое-либо устройство индикации, которое бы подключалось к нему непосредственно или через специальный переключатель и обеспечивало бы обратную связь, предоставляя разработчику необходимую информацию о со стоянии датчика. Вы сэкономите много часов, если поверите, что входные сигна лы часто не соответствуют тому, что вы о них думаете.

Разумеется, при этом не следует забывать, что в результате работы индикато ров может проявиться другая - паразитная - обратная связь, в результате дей ствия которой входные датчики будут воспринимать информацию не столько от 214 Устройства управления роботами окружающей среды, сколько от выходных устройств, которые сигнализируют об их собственном состоянии. Кроме того, следует добиваться того, чтобы ваше при сутствие как можно меньше влияло на поведение робота. Во многих случаях ваше устройство должно реагировать только на окружающую обстановку и игнориро вать любые формы жизни вблизи себя.

4.19. МЕХАНИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ Подвижные автоматические устройства должны иметь возможность определять присутствие объектов на своем пути и вокруг себя, например, для того, чтобы вы брать маршрут движения или избежать столкновения. Самый простой способ ре ализации этой возможности - использование механических контактов. Вообще говоря, я считаю, что робот с контактными усиками выглядит несколько неуклю же, да и в большинстве случаев трудно обеспечить достаточную надежность их работы, но иногда без них просто не обойтись.

Принцип работы контактных детекторов поясняется на рис. 4.48. Длинный от резок тонкой гибкой проволоки при прикосновении к какому-либо предмету при водит в действие микропереключатель. Длина усика и, соответственно, расстоя ние, на котором срабатывает такой датчик, должна быть достаточной для того, чтобы робот успел изменить направление движения или остановиться. Кроме того, в данной конструкции проволока играет роль рычага, позволяющего даже малому усилию, приложенному со стороны длинного его конца, вызвать переклю чение механических контактов.

Контактный Микропереключатель Упор Корпус робота Рис. 4.48. детектор столкновений Подобные детекторы обычно устанавливаются спереди, но в некоторых случа ях они не помешают по бокам и сзади, чтобы предотвратить возможные столкно вения с предметами, когда робот маневр, резко изменяя направле ние движения или разворачиваясь.

Следует иметь в виду, что при срабатывании механического переключателя его контакты в течение нескольких первых миллисекунд входят в соприкосновение друг с другом сотни раз, генерируя шумовой сигнал, показанный на рис. 4.49. Это Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств явление называется дребезгом контактов. Поэтому приходится применять специ альные методы подавления дребезга. В противном случае может возникнуть си туация, когда робот, правильно прореагировав на первый импульс, будет вынуж ден повторить реакцию и на следующие паразитные импульсы, которые на самом деле не являются результатом повторного срабатывания датчика.

vcc : :

Вход • ± микроконтроллера Рис. 4.49. Так выглядит дребезг механических на экране осциллографа Обычно при подавлении эффекта дребезга механических контактов считают, что их состояние не может измениться за время около 20 мс, то есть все измене ния, происходящие за этот промежуток времени после первого срабатывания, не учитывают. Вносимая в результате работы этого алгоритма задержка обычно вполне допустима. Можно предложить для подавления дребезга следующий фраг мент кода:

while (1==1) { // Бесконечный цикл // Выполнение операций до срабатывания переключателя.

if (Button == Press){ // Ждем, чтобы замкнувшиеся контакты остались // том же состоянии в течение 20 мс.

= 0;

while ( ( Debounce ) ( Button == Press ) ) for (Button==Press) // Здесь надо разместить код // для реагирования на замыкание контактов.

Debounce = 0;

// Ждем, чтобы разомкнувшиеся контакты остались // в том же состоянии в течение 20 мс.

( ( Debounce != ) && ( Button == Release ) ) for } // Конец оператора if.

216 Устройства управления роботами // Выполнение операций после срабатывания } // Конец оператора while.

Если вы сделаете контактный детектор не слишком то может оказать ся, что он срабатывает при движении робота. При использовании микропереклю чателя от ложных срабатываний может защитить пружина, удержива ющая контакты в разомкнутом состоянии. Если вместо микропереключателя ваша схема представляет собой пару механических контактов (один из которых подсо единен к общей шине питания, а второй - к резистору, под ключенному к положительной шине питания), то использование описанной выше процедуры подавления дребезга приведет к тому, что ваш робот не будет реагиро вать на любые кратковременные удары. Кроме того, вам может не понравиться, что противодребезговая процедура после выполнения фрагмента кода, который производит необходимые действия после замыкания контактов, ждет, пока они снова разомкнутся.

Чтобы избежать всех этих проблем, желательно использовать логический флажок, устанавливая его на период времени около 20 мс, в течение которых мы игнорируем все изменения состояния контактов, а для отсчета времени ис пользовать таймер микроконтроллера. Тогда фрагмент кода в главной программе будет выглядеть следующим образом:

while (1 == 1) // Бесконечный цикл.

// Выполнение операций до срабатывания if (ButtonPressFlag) { // Ждать замыкания контактов.

// Здесь надо разместить код // для реагирования на замыкание контактов.

// Конец оператора if.

// Выполнение операций после срабатывания } I/ Конец оператора while.

Соответствующая процедура обработки прерываний от таймера TMRO:

void interrupt (void) { if // Если запрос был от таймера TMRO.

=0;

// Сбросить прерывания.

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить код для реализации // других которые необходимо // выполнять каждую if (Button == Press){ // Если контакты замкнулись.

if (ButtonReleaseCounter != 0) { первый раз?

ButtonPressCounter = 0;

ButtonReleaseFlag =0;

} else if >= 20) ButtonPressFlag =1;

ButtonPressCounter = 19;

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств > else ;

} else { // Если контакты разомкнулись.

if 0) { первый раз?

=0;

= 0;

} else if >= 20) { ButtonReleaseFlag = 1;

ButtonReleaseCounter = 19;

} else;

> // Конец обработчика прерываний.

Здесь при замыканий контактов флаг ButtonReleaseFlag сбрасывается и начинается отсчет времени (каждую миллисекунду выполняется инкремент счетчика ButtonPressCounter), который продолжается, пока контакты не будут разомкнуты. При очередном вызове обработчика, если контакты все еще находятся в замкнутом состоянии, а флаг ButtonReleaseFlag сброшен, уста навливается флаг ButtonPressFlag;

это значение используется в главной программе и сигнализирует о том, что в данный момент выполняется противо дребезговая задержка.

После размыкания контактов флаг сбрасывается в ну левое состояние и снова делается задержка на 20 мс, только теперь с каждой мил лисекундой выполняется инкремент счетчика ButtonReleaseCounter.

Следует помнить, что контактные усики, которые вы используете в своих кон струкциях, должны быть металлическими, и их обязательно следует заземлять. Дело в том, что при движении робота в результате трения различных материалов друг о друга образуется статический заряд, который в непроводящем материале (в слу чае использования, например, пластмассовых усиков) накапливается до тех пор, пока при очередном касании какого-либо объекта не вызовет электрический про бой, а это может привести к повреждению электронных схем.

Наряду с микропереключателями в качестве детекторов касания можно ис пользовать и другие приспособления:

• заземленное металлическое кольцо, которое при столкновении робота с ка ким-либо объектом деформируется и переключает уровень сигнала на одном из расположенных по периметру робота металлических контактов, соединен ных через «подтягивающий» резистор с положительной шиной питания. Та кой способ хорош, когда требуется определить, в каком именно месте про изошло касание робота о внешний объект. Но если кольцо имеет достаточную массу, то из-за инерции при резкой остановке или в начале движения оно может вызывать ложные срабатывания детекторов;

• резиновая трубка вокруг робота, которая позволяет при касании изменить внутреннее давление, действующее на контакты. В такой конструкции трудно обеспечить включение датчика, зато трубка работает в качестве амортизатора и заметно снижает чувствительность к различным вибрациям и толчкам, воз никающим при движении робота;

218 Устройства управления роботами • датчик останова двигателя также может быть использован в качестве детек тора столкновений. Если робот при своем движении столкнулся с каким-либо объектом, то он останавливается, что приводит к торможению двигателя.

Однако при этом через обмотку двигателя течет значительный ток, создавая риск повреждения робота (из-за сильного столкновения) или электронной схемы, которая управляет скоростью вращения двигателя. К тому же данный метод снижает срок службы батарей питания.

Следует заметить, что при использовании контактных датчиков разработчик должен потратить много времени на проведение кропотливых экспериментов, прежде чем ему удастся подобрать правильную длину и форму контактного уси ка. В моих многочисленных экспериментах даже после того, как конструкция дат чика, наконец, приближалась к некоторому идеалу, все рушилось, когда робот на полной скорости сталкивался с каким-либо предметом или кто-нибудь из детей хватал робота за проволочный усик.

Когда есть такая возможность, я предпочитаю использовать неконтактные спо собы обнаружения объектов, например обсуждаемые ниже инфракрасный детектор или ультразвуковой измеритель расстояния. Тем не менее многие разработчики рассматривают контактный метод как самый при использовании любого бесконтактного датчика всегда существует опасность не заметить какой либо объект, который не отражает сигнал, излучаемый роботом.

4.20. ПОДАВЛЕНИЕ ДРЕБЕЗГА КОНТАКТОВ Одним из первых соображений, которые побудили меня предложить использова ние прерываний от таймера для реализации функций электронного и механичес кого уровней, была как раз мысль о том, что такой подход позволит без излишних хлопот и траты процессорного времени подавлять влияние дребезга механичес ких переключателей, часто применяемых в различных автоматических устрой ствах в качестве источников входных сигналов. Если в нашем распоряжении име ется процедура, которая выполняется каждую миллисекунду, то реализация необходимой задержки, требуемой для подавления дребезга, существенно упро щается. В качестве примера приведем фрагмент обработчика прерываний от тай мера:

if // Если на выводе микроконтроллера // сигнал низкого уровня, // соответствующий замкнутым контактам, if (ButtonPress < 20) ButtonPress++;

else;

// то подавляем дребезг при замыкании контактов.

else // Если сигнал высокого уровня // (то есть контакты разомкнуты), if (ButtonPress != 0) else;

// то подавляем дребезг при размыкании контактов.

Подключение к периферийных Здесь используется условный оператор, который при замыкании контактов начинает отсчет времени, выполняя инкремент счетчика ButtonPress, пока его значение не достигнет 20 (это означает, что контакты оставались замкнутыми в те чение 20 мс), после чего значение счетчика больше не изменяется. Но как только контакты разомкнутся (уровень сигнала на выводе микроконтроллера станет вы соким), начинается обратный отсчет - каждую миллисекунду значение счетчика уменьшается на пока не достигнет 0.

В этом случае код верхнего уровня будет выглядеть следующим образом:

if (ButtonPress == 0) // Выполняем действия, соответствующие разомкнутым контактам.

else if (ButtonPress 20) { // Выполняем действия, соответствующие замкнутым контактам.

> else // Еще длится задержка.

Оба приведенных фрагмента должны повториться в программе по одному разу для каждого имеющегося в конструкции механического переключателя.

Чтобы проиллюстрировать этот способ подавления дребезга в реальном при ложении, я собрал схему, показанную на рис. 4.50.

За основу взят наш предыдущий проект с жидкокристаллическим дисплеем.

Единственное, что добавлено к прошлой схеме, - резистор, светодиод и кнопка.

Vcc Vcc R4 470 К Кнопка = r EC U Vcc RBO Vcc/ CLR 1,16 2, Q1/2C + 5, Q2/3C 7, Q3/4D Vcc 10, 8 Q5/6D RB1 12, 6Q 4 7 RB2 D CR 16 Gnd Osc1 1N I Osc Vss Рис. 4.50. Схема с переключателями 220 Устройства управления роботами Разумеется, ни дисплей, ни светодиод не нужны для работы противодребезговой процедуры, но я хотел показать, как различные интерфейсные модули работают в одном приложении.

Мы будем использовать дисплей для индикации состояния кнопки. Когда кнопка отжата, на выводе RBO микроконтроллера благодаря «подтягивающему» резистору действует сигнал высокого уровня. В этом случае дисплей будет вы ключен. При нажатии кнопки начинает работать противодребезговая процедура, и на дисплее высвечивается надпись Спустя 20 мс, если кнопка все еще нажата, появляется надпись В главной программе опрашива ется значение счетчика ButtonPressed, и в зависимости от этого выбирается одно из трех возможных действий.

Когда ваше устройство заработает, то вы увидите, что надпись появляется на краткий промежуток времени после нажатия и после отпускания кнопки.

Схема на макетной плате показана на рис. 4.51, кото рый практически совпадает с рис. 4.47.

VCC / Gnd a о а а а в в в в в в в Рис. Схема размещения Желательно взять самый дешевый микропереключатель, чтобы проверить рабо ту противодребезговой процедуры в наиболее неблагоприятных условиях.

Список используемых элементов приведен в табл. 4.11.

Таблица Список используемых элементов Элемент Примечание U1 Микроконтроллер Сдвиговый регистр Любой кремниевый диод Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Таблица 4. / /. Список используемых элементов (окончание) Обозначение Элемент Примечание CR2 Светодиод Любого типа 10 0,25 Вт «подтягивания» на выводе до напряжения положительной шины питания R2 1 кОм;

0,25 Вт R3 кОм, Для регулирования контрастности 470 Ом;

0,25 Вт 1 Для фильтрации напряжения питания микросхем Микропереключатель С нормально разомкнутыми контактами Жидкокристаллический дисплей (14 выводов), совместимый с Hitachi Керамический резонатор Для генератора тактовых импульсов на 4 МГц, со встроенными конденсаторами Материалы Макетная плата, монтажные провода, источник питания +5 В В скобках указаны отечественные аналоги, добавленные при переводе. - перев.

Приведенный ниже текст программы вы найдете в файле Code\Whisker\ whisker.c:

// 19 апреля 2002 - подавление дребезга контактов.

// Для индикации состояния кнопки используются светодиод // и жидкокристаллический дисплей, подключенный к микроконтроллеру // через двухпроводной интерфейс на основе сдвигового регистра 74LS174.

// // Используются прерывания от таймера // // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F627/PIC16F84 работает на частоте 4 МГц.

// Используется внешний тактовый генератор.

// // Подключение выводов // RBO - кнопка (с внешним "подтягивающим" резистором // (внутренние "подтягивающие" резисторы порта PORTB // микроконтроллера не // RB1 - линия Clock интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB2 - линия Data интерфейса жидкокристаллического // Глобальные переменные и константы:

int RTC = 0;

// Счетчик реального volatile char LCDDlay = 20;

// Длительность volatile char LCDState // Номер текущего состояния // конечного автомата.

222 Устройства управления роботами static volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS static volatile bit Data @ static volatile bit char * Указатель строки выводимого volatile char = 0;

// Смещение, указывающее позицию // выводимого символа.

char = // Очистка дисплея.

char = char volatile char = 0;

// Счетчик // для противодребезговой процедуры.

// Слово defined (_16F84) PIC16F84 selected _CONFIG(Ox03FF1);

// Для МК PIC16F84:

// кварцевый тактовый генератор, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена.

PIC16F627 with external oscillator selected // Для МК PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена, // детектор BODEN Unsupported selected // Служебные подпрограммы:

LCDNybble(char Nybble, char RS) // Запись полубайта в LCDByte(char Byte, char RS) // Запись байта в ЖКИ.

// Инициализация ЖКИ.

LCDOut(char * const LCDString) // Вывод строки на ЖКИ.

// Обработчик прерываний:

void interrupt char temp;

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств if (TOIF) // Обработчик прерываний от таймера TMRO.

TOIF = 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера TMRO.

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера TMRO.

// Начало противодребезговой процедуры:

if (!RBO) // Кнопка if < 20) else;

else // Кнопка отжата.

if (ButtonPress != 0) else;

// Конечный автомат для ЖКИ;

switch(LCDState) { // В зависимости от текущего состояния:

case 1: // Начать инициализацию ЖКИ.

if (--LCDDlay == 0) LCDState++;

break;

// Ждать.20 мс.

case 2: // 0);

LCDDlay = 5;

LCDState++;

case // Ждать выполнения команды.

if == 0) break;

case 4:

LCDNybble(Ox003, 0);

// Шаг 3.

break;

case 5:

LCDNybble(Ox003, 0);

4.

LCDState++;

break;

case 6:

LCDNybble(Ox002, 0);

// Шаг 5.

LCDState++;

break;

case 7:

LCDByte(Ox028, 0);

// Шаг 6.

LCDState++;

break;

case 8:

LCDByte(Ox008, a);

// Шаг 7.

break;

case 9:

LCDByte(Ox001, 0);

// Шаг 8.

LCDDlay // Ждать 5 мс.

224 Устройства управления роботами break;

case 10: // Ждать выполнения команды.

if == 0) LCDState++;

break;

case 0);

// Шаг 9.

LCDState++;

break;

case 12:

0);

// Шаг 10.

LCDState = 0;

// Все готово.

break;

case 100: // Вывод сообщения.

switch (temp = case // Конец сообщения?

LCDState = 0;

= 0;

break;

case // Очистка дисплея.

LCDByte(Ox001, 0);

LCDState++;

LCDDlay = 5;

break;

case 254: // Команда?

if = == 0) LCDState = 0;

else { if (temp < 4) LCDDlay = 5;

> 0);

} break;

default: // Обычные символы.

1);

} // Конец внутреннего оператора break;

case 101: // Message Delay if == 0) break;

} // Конец внешнего оператора switch.

} // Конец обработчика прерываний от таймера.

// Здесь можно разместить другие обработчики прерываний.

} // Конец обработчика прерываний.

// Главная программа:

void Ч Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств OPTION = OxOD1;

// работает с таймером // коэффициент деления равен 4.

= 0;

// Начальный сброс таймера TOIE = 1;

// Разрешение прерываний от таймера TMRO.

GIE // Разрешение обработки прерываний.

LCDInit();

// Инициализация порта, к которому подключен // Здесь можно другие периферийные while (1 == 1) { // Бесконечный цикл.

// Здесь можно разместить код биологического уровня.

{ // Каково состояние кнопки?

case // Кнопка отжата.

break;

case 20: // Кнопка нажата.

break;

default: // Длится противодребезговая задержка.

break;

} // Конец главной программы.

Чтобы убедиться в правильности работы этой программы, желательно выпол нить ее моделирование с помощью симулятора MPLAB и только потом подклю чать микроконтроллер к программатору.

Для имитации нажатий кнопки можно использовать асинхронные (порядок работы с ними уже обсуждался в главе 3).

После успешной компиляции проекта выполните команду Debug Asynchro nous Stimulus (Отладка Асинхронные входные воздействия) - рис. 4.52. В по явившемся диалоговом окне (рис. 4.53) надо щелкнуть правой кнопкой мыши по изображению любой кнопки, а затем указать режим работы Toggle (Переключа тель) и имя вывода как показано на рис. 4.54.

Теперь состояние вывода RBO будет переключаться на противоположное каж дый раз, когда во время отладки в диалоговом окне вы будете щелкать пра вой кнопкой мыши по изображению выбранной кнопки.

Как уже говорилось в главе 3, асинхронные стимулы очень удобны для моде лирования внешних воздействий, которые могут произойти в любой момент. Но во многих случаях, когда требуется подавать входные сигналы с заданными за держками во времени, лучше прибегнуть к другим способам моделирования, име ющимся в MPLAB. Мы обязательно используем их в следующих проектах.

8- 226 Устройства управления роботами Рис. 4.52. асинхронных входных воздействий Рис. 4. Указание вывода микроконтроллера, Рис. 4.53. Диалоговое окно выбора на который будет асинхронных входных воздействий входное воздействие 4.21. ИНФРАКРАСНЫЙ ДЕТЕКТОР СТОЛКНОВЕНИЙ Разумеется, у вас дома найдется хотя бы один инфракрасный пульт дистанцион ного управления телевизором или каким-нибудь другим электронным прибором.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Когда я впервые приобрел такой пульт лет 20 назад, то испытал его работу в раз личных условиях, чтобы выяснить, с какого расстояния он начинает действовать, проходит ли его сигнал через стену и другие преграды, такие как картины, стекла, растения и т.д.

Кому-то такое поведение могло бы показаться странным, но в результате по добных испытаний родилась идея использовать инфракрасный излучатель и при емник отраженного сигнала в качестве детектора столкновений.

Принцип работы инфракрасного детектора поясняется на рис. 4.55. На кор пусе робота устанавливаются инфракрасный излучатель и приемник. Если кой-либо объект, который отражает инфракрасные лучи, оказывается слишком близко от робота, то отраженный сигнал становится достаточно сильным. Он улавливается приемником и служит сигналом о скором столкновении. В каче стве источника инфракрасных лучей обычно используется светодиод инфра красного диапазона.

Светодиод Непрозрачный Препятствие барьер Отраженный свет Инфракрасный детектор Рис. 4.55. Принцип работы инфракрасного Следует помнить, что существует огромное количество твердых и непрозрач ных для обычного света материалов, которые могут оказаться прозрачными для инфракрасных Прекрасный пример материала, являющегося преградой для инфракрасного излучения, - это металлическая пластина, которую необходимо установить между излучателем и приемником, чтобы последний мог реагировать только на отраженный сигнал. Также можно использовать черную изоляционную ленту или резиновую трубку.

Читатель может, например, убедиться, что используемый для монтажа электронных схем гетинакс прекрасно пропускает инфракрасное излучение. - Прим. перев.

228 Устройства управления роботами Упомянутый бесконтактный метод объектов (как и описанная ниже ультразвуковая дальнометрия) имеет несомненные преимущества: ведь в этом случае исключено механическое воздействие на детектор, которое может нарушить его работу. Кроме того, нет необходимости подавлять дребезг механи ческих контактов.

Разумеется, за эти преимущества приходится расплачиваться усложнением аппаратных средств и программного обеспечения. Дело не только в стоимости элементов. Инфракрасный светодиод и фотоприемник не так уж дороги. Но при менение данного метода обнаружения объектов накладывает определенные огра ничения как на используемый микроконтроллер, так и на управляющую его рабо той программу. Описанный здесь инфракрасный детектор может иметь широкую сферу применений, но в некоторых ситуациях он может стать источником про блем.

Как известно, интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Например, на расстоянии одного сантиметра от излуча теля свет в четыре раза ярче, чем на расстоянии двух и в 16 раз ярче, чем на расстоянии четырех сантиметров.

Чем меньше сила света, падающего на фотоприемник, тем меньший ток течет через него. Чтобы можно было произвольно задать расстояние, на котором дол жен сработать наш детектор, нужно иметь возможность регулировать яркость излучателя. Существует по крайней мере три способа реализовать такую регули ровку:

• использовать резистор, включенный последовательно со све тоизлучающим диодом (чем больше его сопротивление, тем меньше яркость светодиода);

• изменять частоту излучаемого сигнала (чем дальше она выходит за рабочий диапазон фотоприемника, тем слабее тот реагирует на излучаемый сигнал);

• использовать широтно-импульсную модуляцию излучаемого сигнала (этот способ легко реализовать, если микроконтроллер имеет встроенные средства для формирования Наш детектор должен воспринимать только тот сигнал, что из лучателем, и не должен реагировать на инфракрасное излучение от любого друго го источника (например, на солнце, заглянувшее в окно, или нагретую электро плитку). Поэтому приходится использовать узкополосный фильтр, настроенный на ту частоту, которую имеет сигнал, генерируемый излучателем;

в нашем случае это частота 38 кГц.

• Для регулирования яркости излучателя пригодится встроенный в микрокон троллер модуль ШИМ - вот почему в одном из предыдущих проектов мы исполь зовали программный метод генерации ШИМ-сигнала, оставив аппаратный мо дуль для других целей.

Если инфракрасный излучатель ориентирован преимущественно в прямом направлении, то детектор будет срабатывать на достаточном расстоянии от Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств объектов, расположенных спереди, но дальность срабатывания для объектов, расположенных сбоку, может оказаться существенно меньше. Это можно ис пользовать, разместив один излучатель спереди и два фотоприемника по бокам робота.

Как уже говорилось, напряжение на излучатель подается в виде импульсов определенной частоты (чтобы можно было отфильтровывать паразитное дей ствие других источников инфракрасного диапазона) и длительности (чтобы можно было регулировать яркость излучения). Обычно для срабатывания де тектора достаточно нескольких импульсов - от двух до семи (рис. 4.56). Напом ним, что светодиод горит при уровне напряжения на внешнем выводе микроконтроллера.

''•'• т Напряжение на излучающем • светодиоде : : : :

i ! ! ' ' • снимаемый с детектора '. :

3)[TD]Ch 1:

;

:

Рис. 4.56. Диаграммы сигналов и приемника Кроме того, желательно совместить работу инфракрасного обнаружителя объек тов и инфракрасного приемника сигналов пульта дистанционного управления. Для этого я обычно генерирую восемь световых импульсов с интервалом в миллисекун ду. После восьмого импульса в течение некоторого времени фотоприемник исполь зуется для проверки того, не посылает ли пульт дистанционного управления какой либо сигнал, а затем излучатель снова формирует восемь световых импульсов, необходимых для работы обнаружителя объектов.

4.22. ИНФРАКРАСНЫЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ ОБЪЕКТОВ Хотя проект, рассматриваемый в этом разделе, даже проще, чем многие другие, пред ставленные в книге, я должен признаться, что процесс написания программы оказал ся весьма нелегким. Только в результате продолжительных усилий удалось, наконец, добиться правильной работы приложения, и, как обычно, только после этого стала 230 Устройства управления роботами очевидной его простота. К работающему проекту оказалось несложно подключить другие интерфейсы, такие как приемник сигналов дистанционного управления.

Как и в предыдущем случае, разработка нового устройства будет вестись на основе проекта с жидкокристаллическим индикатором. Это даст возможность в очередной раз продемонстрировать, как программные модули, работающие с различными периферийными устройствами, уживаются друг с другом в одном приложении. Как и прежде, наш обычный подход к разработке управляющих про грамм облегчит возможность совмещения различных функций.

Для формирования импульсов прямоугольной формы частотой 38 кГц, кото рые будут подаваться на светодиод инфракрасного диапазона, используется встроенный в микроконтроллер модуль ШИМ. Как уже говорилось, первоначаль но я разрабатывал свои проекты на основе микроконтроллера PIC16F84, а он не имеет аппаратных средств для генерации широтно-модулированного сигнала. Что касается других МК, то компилятор Lite в то время не поддерживал воз можность генерации машинного кода для какого бы то ни было микроконтролле ра, имеющего встроенный модуль ШИМ. Поэтому в первом варианте этого про екта для генерации ШИМ-сигнала частотой 32 кГц мне пришлось прибегнуть к программированию на языке ассемблера.

После того как вышла новая версия компилятора PICC Lite, тексты программ были модифицированы для использования с микроконтроллером PIC16F627, ко торый имеет встроенный модуль ШИМ. При тактовой частоте 4 МГц генерация ШИМ-сигнала частотой 38 кГц осуществляется довольно просто:

= 13;

// Длительность импульса 50%.

= ОЬ000001111;

// Включение модуля ШИМ.

PR2 = 25;

// Частота 38 кГц соответствует // периоду примерно 26 мкс.

= 0;

Сброс таймера T2CON // Включение таймера TMR2, // предделитель 1:1.

TRISB3 = 0;

// Вывод RB3 (выходной // переводится в режим выходного.

На рис. 4.57 приведена принципиальная схема, а на рис. 4.58 показана схема размещения элементов на макетной плате.

По сравнению с предыдущими проектами способ прокладки соединительных проводов остался прежним, хотя пришлось внести некоторые изменения, чтобы освободить место для инфракрасного излучателя и подстроечного резистора.

Светодиод инфракрасного диапазона подключен ко входу RB3 микроконтрол лера через резистор, чтобы можно было не только программно, но и аппаратно регулировать яркость его свечения.

В качестве приемника отраженного сигнала используется детектор с тремя вы водами, взятый со стандартного приемника дистанционного управления телеви зором или музыкальным центром (рассчитанный на частоту сигнала 38 кГц). Для фильтрации сигнала, снимаемого с детектора, применен простой RC-фильтр, об разованный резистором R5 и конденсатором СЗ. На всякий случай установлен Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Рис. 4.57. Принципиальная схема обнаружителя объектов Рис. 4.5S. Схема размещения элементов на макетной плате «подтягивающий» резистор R4, так как многие инфракрасные детекторы имеют выход с открытым коллектором.

В табл. 4.12 приведен список использованных в схеме элементов.

Здесь указаны светодиод и детектор инфракрасного диапазона фирмы Wait rony только потому, что в Торонто они являются одними из самых доступных и дешевых, но вы можете взять практически любые детектор и светодиод.

232 Устройства управления роботами Таблица Список использованных элементов Обозначение Элемент Примечание U2 Сдвиговый регистр Р/С- Инфракрасный детектор с тремя внешними выводами фирмы любой другой того же типа CR1 Любой кремниевый диод CR2 Светодиод Можно использовать любой или любой другой инфракрасного диапазона того же типа RJ, R4 10 кОм;

0,25 Вт «Подтягивающие» резисторы R2 1 кОм;

0,25 Вт кОм, Для регулирования контрастности дисплея и яркости R5 Ом;

0,25 Вт Фильтрация сигнала мкФ Для фильтрации напряжения питания микросхем СЗ 47 мкФ, Фильтрация сигнала Жидкокристаллический дисплей выводов), совместимый с Hitachi Керамический резонатор Для генератора тактовых импульсов на 4 МГц, со встроенными микроконтроллера конденсаторами Материалы Макетная плата, монтажные провода, источник питания +5 В В скобках указаны отечественные аналоги, добавленные при переводе. — перев.

Разумеется, детектор принимаемого сигнала должен быть ориентирован в ту же сторону, что и излучающий светодиод. Между детектором и излучателем не обходимо установить непрозрачную для инфракрасных лучей перегородку.

Когда я собрал эту схему, она сначала не заработала (в отличие от всех преды дущих, которые начинали работать сразу же). Потребовалось несколько недель напряженных усилий, прежде чем удалось найти причину. Ошибку удалось обна ружить только после того, как я немного переделал схему, вернувшись к старой конструкции, которая уже доказала свою работоспособность во время создания одного из моих прошлых проектов около года назад.

Оказалось, что инфракрасный детектор рассчитан на работу с более-менее по стоянным сигналом и имеет возможность подстраивать встроенный в него фильтр, адаптируя его к частоте принимаемого сигнала. Данная особенность не была указана в документации. В нашей конструкции, как уже говорилось, сигнал делится всего на восемь периодов, после чего на время прекращается (в одном из следующих проектов эта пауза будет использоваться для приема сигналов пульта дистанционного управления), поэтому фильтр внутри инфракрасного детектора не успевает подстроиться к сигналу. Проблема решилась с помощью небольшого фрагмента, добавленного к тексту обработчика прерываний от таймера:

TRISB3 = 0;

// Разрешить прохождение на выход // (светодиод горит).

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств while < Ждать, пока детектор настроится на сигнал.

if // Если на входе низкий уровень, Collision = 1;

// то выдача сигнала об обнаружении объекта, else // в противном случае никаких объектов нет.

Collision TRISB3 // Запрещение выхода // (светодиод Здесь пропускается на выход микроконтроллера только в те чение 64 работы счетчика таймера TMRO. При частоте тактирования 4 МГц и коэффициенте предделителя 1:4 это соответствует промежутку време ни длительностью 256 При частоте 38 кГц за это время формируются во семь или девять импульсов ШИМ-сигнала. В результате своих предыдущих экс периментов с инфракрасными детекторами я пришел к мысли, что, возможно, в детекторе выполняется синхронизация частоты настройки фильтра с частотой принимаемого сигнала.

Пытаясь найти ошибку, я сравнил фрагмент программы, управляющий рабо той модуля ШИМ, со своей прошлогодней разработкой, в которой использова лась та же самая электрическая схема. Используя приемник старого робота, уда лось убедиться в том, что новая схема действительно генерирует сигнал. Что касается программы, то не было никаких сомнений в ее правильности. Не зная, что делать дальше, я попробовал вместо одиночных импульсов посылать пакеты из восьми-девяти импульсов, и тут новая схема неожиданно заработала!

Этот случай прекрасно доказывает, что во время отладки приложения надо проверить все возможности, так как любые наши предположения или наблюде ния могут оказаться не слишком правильными - либо возникнет обстоятельство, обратить внимание на которое не приходило нам в голову.

Окончательную версию программы вы найдете в файле Code\Irdetect\ irdetect.c. Здесь генерируется ШИМ-сигнал частотой 38 кГц. При наличии отра женного сигнала (то есть когда поблизости имеется какой-либо объект), на жид кокристаллическом дисплее высвечивается надпись COLLISION. Если отражен ного сигнала нет, то на дисплей ничего не выводится.

резистор R6 должен быть чтобы можно было устанавливать его движок в нужное положение, соответствующее заданной даль ности срабатывания детектора. Прежде чем начать калибровку, следует убедить ся, что между светодиодным излучателем и детектором установлен экран, не пропускающий инфракрасное излучение. На рис. 4.58 показано, как следует рас положить этот экран. Должен предупредить вас, что для такого экрана не столь уж просто найти подходящий материал. Вполне непрозрачные для видимого света предметы, в частности плотная бумага или ткань, могут оказаться прозрач ными для инфракрасных лучей. Рекомендую выбрать фольгу или черную изоля ционную ленту.

Для градуировки резистора расположите белую плотную бумагу, например ви зитную карточку, в четырех-пяти дюймах (то есть на расстоянии 10-12 см) от излучателя и приемника и осторожно перемещайте движок резистора до тех пор, 234 Устройства управления роботами пока не произойдет срабатывание детектора — иными словами, пока на дисплее не высветится соответствующее сообщение. Теперь, когда при движении робота ка кой-либо объект окажется на этом расстоянии от детектора, на дисплее будет по являться надпись COLLISION.

Приведем текст программы irdetect.c:

«include // 17 апреля 2002 - инфракрасный обнаружитель // // Для индикации используется жидкокристаллический дисплей, // подключенный к микроконтроллеру через двухпроводной интерфейс // на основе сдвигового регистра // // Используются прерывания от таймера // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F627 работает на частоте 4 МГц.

// Используется внешний тактовый генератор.

// // Подключение выводов // RBO - инфракрасный детектор, // RB1 - линия Clock интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB2 - линия Data интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB3 - выход сигнала.

// Глобальные переменные и константы:

RTC = 0;

// Счетчик реального volatile char LCDDlay = 20;

// Длительность volatile char LCDState // Номер текущего состояния // конечного автомата.

static volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS static volatile bit Data static volatile bit DataTRIS char * Указатель на строку выводимого volatile char MessageOuti = 0;

// Смещение, указывающее позицию // выводимого символа.

char Message1[2] = // Очистка char Message2[11] = volatile char Collision 0;

// Сначала никаких объектов поблизости нет.

volatile char OldCollision = 0;

// Слово defined(_16F627) PIC16F627 with external oscillator selected CONFIG(Ox03F61);

// Для МК PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена, // детектор BODEN включен.

Подключение к периферийных устройств «else Serror Unsupported selected // Служебные Nybble, char RS) // Запись полубайта в ЖКИ.

Byte, char RS) // Запись байта ЖКИ.

// Инициализация ЖКИ.

const LCDString) // Вывод строки на ЖКИ.

// Обработчик прерываний:

interrupt tmrO_int(void) char temp;

if { // Обработчик прерываний от таймера = 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера TMRO.

// Вывести последовательность импульсов // для детектора TRISB3 = 0;

// Разрешить вывод while (TMRO < 64);

// В течение 64 «тиков» таймера.

if (!RBO) // Если уровень низкий, Collision = 1;

// значит обнаружен обьект;

else // в противном случае // нет.

Collision = 0;

TRISB3 = 1;

// Запретить вывод // Конечный автомат для ЖКИ:

{ // В зависимости от текущего состояния:

case 1: // Начать инициализацию ЖКИ.

if (--LCODlay == 0) break;

// Ждать 20 мс.

case 2: // Шаг 2.

LCDNybble(Ox003, 0);

LCDDlay = 5;

case 3: // Ждать выполнения команды.

if LCDDlay == 0) LCDState++;

236 Устройства управления роботами break;

case 4:

LCDNybble(Ox003, 0);

// Шаг 3.

LCDState++;

break;

case 5:

LCDNybble(Ox003, 0);

// 4.

break;

case 6:

0);

// Шаг 5.

LCDState++;

break;

case 7:

LCDByte(Ox028, 0);

// Шаг 6.

LCDState++;

break;

case 8:

LCDByte(Ox008, 0);

// Шаг 7.

LCDState++;

break;

case 9:

LCDByte(Ox001, 0);

// Шаг 8.

LCDDlay // Ждать break;

case 10: // Ждать выполнения команды.

if 0) LCDState++;

break;

case LCDByte(Ox006, 0);

// Шаг 9.

break;

case 12:

0);

// 10.

LCDState = 0;

// Все готово.

break;

case 100: // Вывод сообщения.

switch (temp = { case // Конец сообщения?

LCDState = 0;

0;

break;

case // Очистка дисплея.

LCDByte(Ox001, 0);

LCDState++;

LCDDlay = 5;

break;

case 254: // Команда?

if = == 0) LCDState = 0;

else { if (temp < 4) { LCDState++;

LCDDlay = 5;

. Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств 0);

} break;

default: // Обычные символы.

1);

} // Конец внутреннего оператора break;

case 101: // Message Delay if (--LCDDlay == 0) LCDState--;

break;

} // Конец внешнего оператора switch.

} // Конец оператора if.

// Здесь можно разместить другие обработчики прерываний.

> // Конец обработчика прерываний.

// Главная программа:

void OPTION = OxOD1;

// работает с таймером // коэффициент деления равен 4.

= 0;

// Начальный THRO.

TOIE = 1;

// Разрешение прерываний от таймера TMRO.

= 1;

// Разрешение обработки прерываний.

// Инициализация к которому подключен // Здесь можно проинициализировать другие периферийные устройства.

= 13;

// Ширина импульсов - 50% периода.

CCP1CON = 00000001111;

// Включить модуль PR2 = 26;

// При частоте 38 кГц период равен 26 мкс.

= 0;

// Сброс таймера T2CON = // Включение таймера // коэффициент 1:1.

while (1 1) {. // Бесконечный цикл.

// Здесь можно код биологического уровня.

if (Collision != OldCollision) { = Collision;

// Сохранить текущее // состояние if (Collision) // Вывести else while (LCDState);

// Ждать готовности ЖКИ.

} I/ Конец главной программы.

Когда вы закончите эксперименты с этим устройством, не разбирайте так как оно вам понадобится при разработке следующих двух проектов.

238 Устройства управления роботами 4.23. ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ РОБОТОМ Всегда желательно иметь какую-либо возможность управлять действиями и/или передвижением робота. Разумеется, для этих целей лучше всего подходит беспро водной метод, например радиоуправление или использование привычного пульта дистанционного управления. Для работы удобен стандартный телевизионный пульт, цифровые кнопки от 1 до 9 которого, расположенные в виде матрицы 3x3, хорошо подходят для выбора направления движения, а кнопки увеличения/ уменьшения громкости - для регулирования скорости движения. Оставшиеся незанятыми кнопки (0 и включение питания) можно приспособить для подачи роботу каких-либо команд.

Я использовал телевизионный пульт дистанционного управления фирмы Sony.

Стандарт Sony предписывает передачу команд импульсами света инфракрасного диапазона;

при этом применяется код Manchester. В манчестерской кодировке ин формация представляется последовательностью импульсов, длительность каждо го из которых может иметь одно из трех возможных значений: Т, 2Т или 4Т, где Т = 0,60 мс - период тактовых импульсов кодера. Пример сигнала в манчестер ской кодировке представлен на рис. 4.59, а на рис. 4.60 показан сигнал на входе приемника, полученный с помощью осциллографа.

Линия неактивна 4Т 2Т Стартовый импульс Т = 4Т = 2,40 мс 2Т = мс Рис. 4.59. код Рис. 4.60. Осциллограмма дистанционного управления Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Информационный пакет состоит из 13 импульсов отрицательной полярности.

Это значит, что сигнал высокого уровня представляет паузу между импульсами, импульсы кодируются низким уровнем напряжения. Первый импульс низ кого уровня, длительностью 4Т, является стартовым;

за ним следуют информаци онные. Логический 0 представляется импульсом низкого уровня длительностью 2Т, а логическая 1 - длительностью Т. Все информационные импульсы отделяют ся друг от друга синхроимпульсами высокого уровня длительностью Т.

В табл. 4.13 показано, какие последовательности импульсов соответствуют раз личным кнопкам пульта дистанционного управления Sony.

Таблица Команды инфракрасного пульта дистанционного управления фирмы Sony Кнопка Код 1 ObOOllOlllOllll 2 ObOOllllllOllll 3 ObOlOlllllOllll 4 ObOOOlllllOllll 5 ObOllOllllOllll. •7 ObOlOOllllOllll 8 ObOOOOllllOllll 9 ObOlllOlllOllll Увеличить громкость ObOlOllOllOllll громкость ObOOOllOllOllll ObOllllOllOllll ObOOlllOllOllll Предыдущий канал ObOOOlOOOlOllll ObOllOlOllOllll Питание ObOOlOlOllOllll Каждый информационный пакет повторяется примерно каждые 50 мс. Передат чик не имеет встроенной функции автоповтора, поэтому он должен обеспечиваться внутри приемника. При разработке дистанционно управляемых автоматических устройств это не является проблемой - ведь повторяющиеся команды удобны для того, чтобы поддерживать выполнение какой-либо функции в течение всего време ни, пока нажата соответствующая клавиша. Во многих моих конструкциях двига тель робота, выполнив очередную команду дистанционного управления, остается включенным еще в течение 200 мс, ожидая следующего пакета. Такой защитный интервал предотвращает остановку робота в случае, если следующий пакет данных не будет получен вовремя или связь между передатчиком и приемником на корот кое время нарушится.

Описанный здесь принцип работы пульта дистанционного управления доволь но прост, но все же у разработчиков могут возникнуть проблемы с пониманием 240 Устройства управления роботами того, как надлежащим образом декодировать поступающие команды. Наиболее очевидный способ заключается в том, чтобы принимать импульсы и на ходу опре делять их длительность с помощью следующей программы:

void // Декодирование команд дистанционного управления.

{ unsigned int i;

unsigned int DataPacketStart;

// Время получения начала импульса.

unsigned int DataPacketEnd;

// Время окончания импульса.

unsigned int DataPacket;

// Пакет данных.

while (1 == 1) { // Бесконечный цикл.

while (IRData == High);

// Ждать прихода импульса низкого уровня.

DataPacketStart = THRO;

// Время начала импульса низкого while (IRData == low);

// Ждать конца текущего импульса.

DataPacketEnd = TMRO - DataPacketStart;

// Длительность импульса.

if ( (DataPacketEnd > (DataPacketEnd < ) < // Следующие 12 бит.

DataPacket = i = 0;

// Инициализация.

DataPacketEnd = while ( (i < 12) (DataPacketEnd != 0) ) while (IRData == High);

// Ждать начала импульса.

DataPacketStart = TMRO;

// Запомнить время // начала while (IRData == low);

// Ждать конца импульса.

DataPacketEnd = TMRO - DataPacketStart;

// Длительность if ( (DataPacketEnd > 0.45msec) (DataPacketEnd < 0.75msec) ) DataPacket = (DataPacket 1) + 1;

else if > 0.95msec) (DataPacketEnd < 1.35msec) DataPacket = (DataPacket «1) + 1;

else // Ошибка.

DataPacketEnd = 0;

// Конец.

i++;

// Указатель - на следующий бит.

} // Конец внутреннего цикла if (DataPacketEnd != 0) printf ("Data Packet = DataPacket);

} I/ Конец оператора if.

} // Конец внешнего оператора while.

> // Конец программы.

Этот метод немного громоздкий, но хорошо показывает принцип работы при емника сигналов дистанционного управления. Проблема, однако, в том, что при веденная программа не может быть использована в наших конструкциях: во-пер вых, нарушены все наши правила о разделении функций различных уровней, а во-вторых, опрос инфракрасного детектора производится постоянно, и мы не сможем совместить прием сигналов дистанционного управления с работой инф ракрасного обнаружителя объектов.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Разумней будет, если мы разрешим формирование запроса на прерывание по приходу каждого импульса на вход микроконтроллера, который подключен к инф ракрасному детектору, а процедуру измерения длительности этих импульсов I! декодирования принимаемых команд поручим обработчику прерываний. В сле разделе будет показано, как воплотить эту идею в жизнь.

4.24. ПРИЕМНИК СИГНАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ Как уже упоминалось, многие радиолюбители избегают использования стандарт ных инфракрасных пультов дистанционного управления в своих устройствах, бо ясь сложностей, с которыми рассчитывают столкнуться при проектировании при и декодера команд. В этом разделе мы рассмотрим пример такого приемника докажем, что эти опасения беспочвенны. Программная реализация нашего деко ра не окажется слишком сложной, и он будет прекрасно работать совместно с другими интерфейсами, которые уже реализованы в вышеописанных проектах.

В одной из моих предыдущих книг, «Programming and Customizing PICmicro Microcontrollers» (Программирование и использование микроконтроллеров PIC micro), было рассмотрено несколько способов реализации приемника сигналов дистанционного управления на основе различных микроконтроллеров PICmicro.

Как всегда, если какая-либо задача уже решена одним способом, то реализация других методов ее решения не вызывает особых проблем.

В самом начале процесса проектирования необходимо четко определить, команды должен принимать декодер, в каком виде они будут подаваться и какие возможности микроконтроллера будут использоваться при декодировании.

Если вы читали эту книгу с самого начала, то для вас уже должна быть очевид ной формулировка, описывающая работу декодера: декодер должен принимать сигналы пульта дистанционного управления фирмы Sony и передавать биологичес кому коду соответствующие команды.

Здесь необходимо сделать два замечания. Во-первых, желательно выполнять отбраковку ошибочно принятых данных. Если длительность какого-либо импуль са слишком отличается от трех разрешенных значений, то разумно будет проиг норировать весь 12-битный пакет. Во-вторых, для простоты можно не принимать в расчет стартовый бит в начале каждого пакета.

Мы уже обсуждали в главе 3 возможные источники прерываний в микрокон троллерах Поэтому без лишних комментариев выберем для нашего про екта вывод 6 микроконтроллера PIC16F84/PIC16F627 (RBO/INT), который мо жет быть использован для формирования запроса на прерывание при каждом изменении уровня входного сигнала.

Необходимо, чтобы обработчик прерывания вызывался каждый раз, когда уро вень принятого инфракрасным детектором сигнала изменяется с низкого на высо кий, как показано на рис. 4.61. Тогда, измеряя время, прошедшее с момента послед него вызова, можно оценить ширину импульса и таким образом отличить 0 от 1.

Для отсчета времени, как обычно, можно использовать таймер TMRO, сохра няя его текущее значение в специально отведенной для этого переменной.

242 Устройства управления роботами Линия неактивна Стартовый импульс Запрос на вырабатывается по положительному перепаду Рис. Формирование запроса на прерывание по фронту входного сигнала при приеме сигналов дистанционного Приведенная в предыдущем разделе программа учитывала длительность стар тового импульса, но мы упростим код, если вовсе будем его игнорировать: ведь для определения длительности очередного импульса он совершенно не нужен.

При каждом вызове обработчика прерываний, осуществляемом по приходе по ложительного фронта очередного импульса, мы будем проверять, как давно был выполнен предыдущий вызов. Если прошло более 9 мс, то надо прекратить про цесс декодирования до прихода следующего пакета. Как уже повторяются каждый 50 мс. Поэтому, пропустив текущий пакет, мы всегда имеем шанс без ошибок принять следующий.

Для реализации нашего нового проекта не понадобится переделывать преды дущую схему, но, разумеется, придется изменить текст программы. Для отобра жения принимаемых команд будет использоваться все тот же жидкокристалли ческий дисплей. Текст программы вы найдете в файле // 17 апреля 2002 - адаптировано к новой версии компилятора.

// 15 февраля 2002 - прием и отображение команд инфракрасного пульта // дистанционного управления фирмы // // Для индикации используется жидкокристаллический дисплей, // подключенный к микроконтроллеру через двухпроводной интерфейс // на основе сдвигового регистра 74LS174.

// // Используются прерывания от таймера // // // Формат пакета данных:

// // Стартовый бит 1 О + + // I I I I I I + + // // | 2,4 мс мс | // // | 1,2 мс | 1,76 мс | // // | 300 | 440 | // Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F84/PIC16F627 работает на частоте 4 МГц.

// Используется внешний тактовый генератор.

// Подключение микроконтроллера:

// - детектор инфракрасного излучения // (прерывания по положительному перепаду):

// RB1 - линия Clock интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB2 - линия Data интерфейса жидкокристаллического дисплея.

// Глобальные переменные и константы:

RTC = 0;

// Счетчик реального volatile char LCDDlay 20;

// Длительность volatile char LCDState = 1;

текущего состояния // конечного автомата.

static volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS static volatile bit Data static volatile bit DataTRIS @ char » // Указатель на строку выводимого volatile char = 0;

// Смещение текущего символа в строке.

unsigned int // Входной сигнал инфракрасного приемника.

unsigned char = 0;

// Число импульсов для приема.

unsigned char DataReady = 0;

// Число принятых импульсов.

int SaveRTC;

// Время последнего прерывания.

int char Message[20] = // Шаблон сообщения.

// Слово «if defined PIC16F84 selected // Для МК PIC16F84:

// кварцевый тактовый генератор, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода defined(_16F627) PIC16F627 with external oscillator selected CONFIG(Ox03F61);

// Для МК PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер // защита кода отключена, // детектор Unsupported MCU selected // Служебные LCDNybble(char Nybble, char RS) // Запись полубайта в 244 Устройства управления роботами LCDByte(char Byte, char RS) // Запись байта в // ЖКИ.

• const // Вывод строки на ЖКИ.

// Обработчик прерываний:

void interrupt char temp;

if { // Обработчик прерываний от таймера 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера TMRO.

// Проверка времени последнего вызова обработчика // и пропуск текущего пакета при = (RTC & OxOFF) - ((SaveRTC 8) & OxOFF);

if (CurrentRTC < 0) CurrentRTC = 0 - CurrentRTC;

if != 0) && (CurrentRTC > = 0;

// Пропустить текущий пакет.

// Конечный автомат для ЖКИ:

} // Конец обработчика прерываний от таймера.

// Здесь можно другие обработчики прерываний.

if (INTF) { // Обработчик прерываний по положительному // фронту сигнала на выводе RBO/INT.

if (DataReady) // Предыдущий пакет уже принят?

;

// Игнорировать импульсы до конца else if (DatalnCount == 0) { // Начало нового пакета.

DatalnCount = 12;

// принять 12 импульсов.

SaveRTC = & OxOFF) 8) + TMRO;

// Запомнили текущее время.

= 0;

} else { // Обработка очередного бита.

CurrentRTC = & OxOFF) 8) + TMRO;

// Узнали текущее if = CurrentRTC - SaveRTC) < 0) SaveRTC = 0 - SaveRTC;

if > 250) && (SaveRTC < { Dataln = (Dataln 1) + 1;

// Получена 1.

if 0) DataReady = 1;

} else if > 390) && (SaveRTC < { Dataln = Dataln // Получен О.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств if == 0) } else // Ошибка.

DatalnCount = 0;

SaveRTC = CurrentRTC;

// Запомнили текущее время.

INTF = 0;

// Сброс флага прерывания.

} // Конец обработки прерываний по положительному фронту // сигнала на входе RBO/INT.

} // Конец обработчика прерываний.

// программа:

void int i;

OPTION = OxOD1;

// работает с таймером // коэффициент равен 4.

= 0;

// Начальный сброс таймера = 1;

// Разрешение прерываний от таймера TMRO.

= 1;

// Разрешение обработки прерываний.

// Здесь можно проинициализировать другие периферийные устройства.

// Инициализация порта, к которому подключен INTEDG = 1;

// Прерывания по положительному фронту сигнала // на входе RBO/INT.

INTE = 1;

// Разрешить прерывания по изменению сигнала // на выходе RBO/INT.

while (1 1) { // Бесконечный цикл.

// Здесь можно разместить код верхнего уровня.

if (DataReady) { // Если данные готовы.

while (LCDState != 0);

// Ждать готовности ЖКИ.

for (i = 0;

i < 12;

{ if & ( 7] = else + 7] = Dataln = Dataln } // Конец цикла вывода кода принятой команды.

// Вывести сообщение.

DataReady = 0;

// Сбросить флаг // готовности данных.

} // Конец оператора if.

} // Конец оператора while.

} // Конец главной программы.

Код этой программы может показаться достаточно сложным, но на самом деле в нем не так уж трудно разобраться. Когда на входе RBO/INT микроконтроллера, к которому подключен инфракрасный приемник, уровень сигнала изменяется с низкого на высокий, то устанавливается INTF и генерируется запрос на 246 Устройства управления роботами прерывание. В процедуре обработки прерываний проверяется состояние этого фла га. Если он установлен, значит, источником прерывания послужил вход RBO/INT.

В таком случае обработчик прерываний по значению счетчика про веряет, первый ли это импульс. Если значение счетчика нулевое, оно свидетельству ет о том, что пришел стартовый импульс нового пакета данных. Далее мы загружаем в счетчик число ожидаемых импульсов (то есть значение и запоминаем текущее время, чтобы при следующем вызове определить длительность импульса. Так про должается до тех пор, пока не будут декодированы все импульсов пакета данных.

После приема двенадцатого импульса устанавливается флаг - та ким образом главной программе сообщается, что очередная команда дистанцион ного управления декодирована. Обработчик будет игнорировать все остальные пакеты, пока главная программа, выполнив команду, не сбросит этот флаг.

Принятая последовательность нулей и единиц для контроля выводится на жидкокристаллический дисплей. Заметим, что перед загрузкой в выводимую строку текста нового сообщения мы проверяем, закончился ли вывод предыдуще го, чтобы содержимое строки Message случайно не изменилось, пока еще продол жается ее вывод на дисплей. Если пренебречь этой проверкой, может оказаться, что на экране мы увидим начало предыдущей команды и конец следующей.

В данном случае вероятность такого события не слишком велика, поскольку вывод на дисплей занимает времени намного меньше, чем промежуток между пакетами данных, но мы всегда должны быть готовы к тому, что нам придется модифицировать свои приложения для более сложных задач.

4.25. СОВМЕЩЕНИЕ РАБОТЫ ДЕТЕКТОРА ОБЪЕКТОВ И ПРИЕМНИКА КОМАНД ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ Итак, робот уже умеет обнаруживать объекты и принимать сигналы дистанци онного управления. В обоих проектах был использован детектор инфракрасного из лучения. Поэтому будет логично объединить эти две функции в одном устройстве.

Так как в одном устройстве будут объединены функции по обнаружению близ ких объектов и приему сигналов дистанционного управления, то придется совме стить оба типа сообщений на одном жидкокристаллическом дисплее. Сообщения о состоянии детектора объектов и об очередной принятой команде должны будут выводиться в разных частях экрана, не затирая друг друга.

Сначала я полагал, что для реализации проекта достаточно лишь немного моди фицировать код обработчика прерываний от таймера, срабатывающего каждую миллисекунду. При каждом его вызове можно было бы проверять состояние входа RBO/INT, и, если уровень сигнала на нем активный (низкий), начинать измерение длительности импульса пакета данных, пришедшего от пульта дистанционного управления. Если при входе в обработчик уровень сигнала высокий, можно было бы сгенерировать пакет импульсов частотой 38 кГц для инфракрасного излучателя. Идея казалась достаточно простой, но после нескольких часов безус пешных попыток заставить все это работать я был вынужден еще раз пересмотреть свои требования к системе, чтобы, наконец, понять, что же я хочу получить.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств При первоначальной реализации проекта оказались допущены две ошибки.

Во-первых, я забыл о своем решении игнорировать стартовый импульс пакета данных и использовать положительные (задние) фронты остальных двенадцати информационных импульсов для измерения длительности каждого из них. Совер шенно справедливо посчитав, что раз ширина стартового импульса больше двух миллисекунд, то очередное прерывание от таймера, срабатывающего каждую мил лисекунду, обязательно зафиксирует начало пакета данных, я забыл, что все еще использую задний фронт стартового импульса для вычисления длительности пер вого бита в пакете.

Поэтому в обработчике прерываний, обнаружив низкий уровень сигнала на входе RBO/INT, я разрешал прерывания по положительному перепаду напряже ния на этом входе, а затем, как и в предыдущей программе, инициализировал счет чик значением 12, хотя на самом деле надо было ожидать 13 срабаты ваний обработчика. Устройство начало работать только после того, как я изменил указанное значение на 13 и обеспечил пропуск интервала между двумя первыми срабатываниями (с того момента, когда был замечен низкий уровень сигнала на входе RBO/INT и было разрешено формирование запросов на прерывание по это му входу, до момента прихода первого такого запроса, соответствующего концу стартового импульса).

Вторая ошибка была обнаружена при испытании правильности приема команд.

Иногда в момент нажатия какой-либо кнопки пульта дистанционного управления на экране появлялось сообщение COLLISION, то есть вместо приемника команд сра батывал детектор столкновений. Виновником ошибки оказался стартовый импульс пакета данных, в момент прихода которого инфракрасный излучатель обнаружите ля объектов еще не успевал выключиться. Детектор воспринимал начало команды дистанционного управления как сигнал, отраженный от объекта.

Пришлось сделать так, чтобы детектор реагировал на принятый сигнал только в том случае, если он действует более 3 мс. Так как длительность стартового им пульса равна 2,4 мс, задержка срабатывания гарантирует, что стартовый будет проигнорирован детектором. Разумеется, уже с самого начало было непро стительной ошибкой рапортовать о столкновении только на основании первого же срабатывания детектора. Я никогда бы не допустил подобной ошибки, если бы имел дело с механическим детектором столкновений, но, испытывая свои много членные конструкции, основанные на инфракрасном обнаружителе объектов, я уже привык к его высокой надежности, поскольку еще ни разу не видел, чтобы он допускал ложные срабатывания.

После всех описанных изменений устройство стало работать почти без оши бок. Однако когда вблизи детектора находился какой-либо объект и в то же время я нажимал любую кнопку пульта дистанционного управления, каждый десятый раз при приеме команды происходила ошибка (единичный бит пакета данных принимался декодером за нулевой).

Теоретически такая ошибка могла объясняться тем, что во время выполнения фрагмента обработчика прерываний, реализующего вывод сообщений на экран жидкокристаллического дисплея, устройство не успевало правильно измерить ши рину очередного импульса. Эта идея подтверждалась тем, что ошибка пропадала 248 Устройства управления роботами при отключении вывода сообщений на экран (или строки COLLISION, или кода принятой команды).

Проблему можно решить, запретив работу приемника команд дистанционного управления на то время, пока подаются импульсы на светодиод обнаружителя объектов. Это не оказало бы влияния на работу приемника команд, так как пакеты от передатчика команд дистанционного управления повторяются каждые 50 мс, и, пропустив один из них, мы всегда имеем возможность принять и декодировать следующий.

Окончательный вариант программы содержится в файле Code\Combine\com bine.c:

// 19 апреля 2002 - обьединение функций детектора столкновений // и приемника команд дистанционного управления.

// // 15 февраля 2002 - прием команд инфракрасного пульта // дистанционного управления фирмы Sony и отображение их // на жидкокристаллическом индикаторе.

// // Для работы инфракрасного детектора столкновений используется // частотой 38 кГц.

// // Для индикации используется жидкокристаллический дисплей, // подключенный к микроконтроллеру через двухпроводной интерфейс • // на основе сдвигового регистра 74LS174.

Формат пакета данных:

Стартовый бит + + I I I I I 2,4 мс |540мкс|660мкс|540мкс| 1,2 мс I мс | мс | 300 | // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F627 работает на частоте 4 МГц.

// Используется внешний тактовый генератор.

// // Подключение выводов // - детектор инфракрасного излучения // (прерывания по положительному перепаду);

// - линия Clock интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB2 - линия Data интерфейса жидкокристаллического дисплея.

// Глобальные переменные и константы:

int RTC = 0;

// Счетчик реального времени.

к микроконтроллеру периферийных устройств volatile char LCDDlay = 20;

// Длительность задержки.

volatile char LCDState = 1;

// Номер текущего состояния // конечного автомата.

static volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS static volatile bit Data static volatile bit DataTRIS char Указатель на строку выводимого volatile char MessageOuti 0;

// текущего символа в строке.

unsigned int // Входной сигнал инфракрасного unsigned char = 0;

// Число импульсов для unsigned char DataReady = 0;

// Число принятых int SaveRTC;

// Время последнего int CurrentRTC;

char // Шаблон для вывода декодированной команды.

= // Очистка char Message2[12] = volatile char Collision = 0;

// Сначала обнаруженных нет.

volatile char OldCollision = 0;

// Слово defined(_16F627) _CONFIG(Ox03F61);

// Для PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена, // детектор BODEN включен.

«else (terror Unsupported PICmicro selected // Служебные LCDNybble(char Nybble, char RS) // Запись полубайта в Byte, char RS) // Запись байта в ЖКИ.

// Инициализация ЖКИ.

* const LCDString) // Вывод строки на ЖКИ.

// Обработчик прерываний:

void interrupt char temp;

250 Устройства управления роботами if (TOIF) { // Обработчик прерываний от таймера TOIF = 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера TMRO.

RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

// Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера TMRO.

Проверка времени последнего вызова обработчика // и пропуск текущего пакета при if != 0) < if ((CurrentRTC = (RTC & OxOFF) ((SaveRTC 8) & < 0) CurrentRTC = 0 - CurrentRTC;

// Сколько прошло времени?

if (CurrentRTC > 9) { // Слишком много.

DatalnCount = 0;

// Пропустить этот пакет.

INTE = 0;

// Запретить прерывания по приходе данных.

> } else if && Пришел пакет?

DatalnCount = 13;

// Ждем конца стартового импульса // и еще 12 информационных импульсов.

SaveRTC = & OxOFF) 8) + TMRO;

// Запомнили текущее время.

INTF = 0;

// Сбросить флаг прерывания INTE = 1;

разрешить прерывания по приходе // сигнала на вход } else // Детектор столкновений.

TRISB3 = 0;

// Разрешить вывод while (TMRO < 64);

// В течение 64 "тиков" // работы таймера TMRO.

if (!RBO) // Если уровень низкий, то сработал // детектор столкновений.

// Ждем трех срабатываний else Collision = 0;

TRISB3 = // Запретить вывод ШИМ-сигнала.

} // Конец кода для управления детектором столкновений.

// Конечный автомат для ЖКИ:

} // Конец обработчика прерываний от таймера.

// Здесь можно разместить другие обработчики прерываний.

if (INTF) // Обработчик прерываний по положительному // фронту сигнала на выводе RBO/INT.

CurrentRTC = & OxOFF) 8) + TMRO;

// текущее if = CurrentRTC - SaveRTC) < 0) Подключение к микроконтроллеру периферийных SaveRTC 0 - SaveRTC;

if > 250) (SaveRTC < { 1) + 1;

// Получена 1.

if 0) { DataReady = 0;

// Конец, запретить прерывания, } // } else if > 390) (SaveRTC < { Dataln = Dataln 1;

// Получен О.

if == 0) { DataReady = 1;

INTE = 0;

// Конец, запретить прерывания.

} // endif } else if != 12) { // Ошибка.

DatalnCount = 0;

INTE = 0;

// Конец, запретить прерывания.

} // endif SaveRTC = // Запомнить текущее время.

= 0;

// Сбросить флаг прерывания.

} // Конец обработки прерываний по положительному фронту // сигнала на входе RBO/INT.

// Конец обработчика прерываний.

// программа:

void { int i;

OPTION = // работает с таймером // коэффициент деления равен 4.

TMRO = 0;

// Начальный сброс таймера TOIE // Разрешение прерываний от таймера TMRO.

= 1;

// Разрешение обработки прерываний.

// Здесь можно проинициализировать другие периферийные устройства.

// Инициализация порта, к которому подключен ЖКИ.

= 1;

• // Прерывания по положительному фронту сигнала // на входе RBO/INT.

CCPR1L = 13;

// Ширина импульсов составляет 50% периода.

CCP1CON = // Включить модуль ШИМ.

PR2 = 26;

// При частоте 38 кГц // период должен быть равен •TMR2 = 0;

// Сброс таймера TMR2.

T2CON = // Включение таймера TMR2, // коэффициент 1:1.

while (1 == 1) // Бесконечный цикл.

// Здесь можно разместить код верхнего уровня.

if (DataReady) { // Если данные готовы, while (LCDState != 0);

// ждать готовности ЖКИ.

for (i = 0;

i < 12;

i++) { 252 Устройства управления роботами if. & ( + 8] = else + 8] = Dataln Dataln 1;

} // Конец цикла вывода кода принятой команды.

// Pass String to Output = 0;

// Reset the Data Flag } // Конец оператора if.

if == 0) == OldCollision = Collision;

// Запомнить текущее состояние детектора столкновений.

> if == 3) (OldCollision { OldCollision = Collision;

// Запомнить текущее состояние // детектора } } // Конец оператора while.

} // Конец главной программы.

4.26. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАЛЬНОМЕР Мы уже разобрали два метода реализации детектора столкновений: механический контактный и на основе приемника отраженного инфракрасного излучения. В этом разделе будет рассмотрен третий метод обнаружения объектов;

он также будет бес контактным, только на этот раз мы будем использовать ультразвук. Примерно та ким же образом летучие мыши ориентируются в пространстве: они излучают впе ред направленный пучок звуковых колебаний и ловят отраженный сигнал.

Звуковые волны распространяются в воздухе с определенной скоростью, поэтому по задержке прихода отраженного сигнала можно с достаточной степенью точности судить, на каком расстоянии находится тот предмет, который отразил звук.

Оба бесконтактных способа обнаружения объектов (инфракрасный и ультра звуковой) прекрасно дополняют друг друга: предметы, которые не отражают ин фракрасные лучи, например пластмассовые детали черного цвета, могут обнару живаться ультразвуковым детектором, поскольку отражают звуковые волны, и наоборот, материалы, прозрачные для ультразвуковых колебаний (вроде тон кой ткани), могут быть замечены с помощью инфракрасного детектора.

Ультразвуковые дальномеры или сонары), используемые на морских кораблях и подводных лодках, работают несколько иначе, чем описан ный здесь дальномер. Излучатель гидролокатора не имеет узкой диаграммы на правленности - он излучает ультразвуковой сигнал во всех направлениях, а для определения направления до ближайшего объекта используется узконаправлен ный микрофон. При этом расстояние до объекта вычисляется не по задержке прихода отраженного сигнала, а с помощью триангуляции по нескольким под ряд сделанным изменениям при различных координатах движущегося корабля.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Дело в том, что скорость звука в воде сильно зависит от ее температуры, плотно сти, количества находящейся в ней соли и многих других факторов, поэтому не может служить основой для точных измерений.

Для ультразвукового обнаружителя объектов удобно использовать какой-ни будь готовый промышленный например дальномер фотоаппарата Polaroid 6500. Он обеспечивает довольно небольшой обзор, игнорируя все, что находится вне угла ±5°. Этот недостаток можно компенсировать, разместив дальномер на управляемом который мог бы периодически изменять его ориентацию, сканируя пространство необходимой ширины.

Значительно более серьезная проблема состоит в том, что дальномер потреб I ляет много энергии, в результате чего резко снижается срок службы батарей авто I робота. Например, дальномер Polaroid 6500 во время генерации ультра звукового сигнала имеет ток потребления около 1 А. Разумеется, сигнал можно ;

генерировать с перерывами, запасая во время паузы необходимую энергию в | денсаторах, но это только частично решает проблему.

При своей работе ультразвуковой дальномер посылает узконаправленный зву импульс и измеряет, с какой задержкой придет отраженный сигнал. В воз скорость звука составляет около 1087,4 футов в секунду (то есть примерно 331,4 м/с);

значит, дистанцию длиной в один дюйм (2,54 см) туда и обратно звук преодолеет за 153,3 с. Если, например, объект находится на расстоянии одного сантиметра от ультразвукового детектора, то отраженный сигнал будет обнару j жен спустя 60,4 мкс после того, как сработает излучатель. Большинство ленных дальномеров (в том числе и Polaroid 6500) игнорирует отраженный сиг нал, пришедший с задержкой, меньшей 2,76 мс, то есть исходящий от предметов, расположенных на расстоянии менее 18 дюймов (46 см).

Ультразвуковой дальномер Polaroid 6500 выпускается с 1970-х годов. Сначала он был очень дорогим, но сейчас широко доступен и весьма надежен в работе.

Поэтому его часто используют радиолюбители в своих проектах.

Дальномер Polaroid 6500 состоит из двух частей: из небольшой печатной платы и круглого черного блока, в котором расположен излучатель. Плата соединена с де тектором с помощью провода длиной около 15 дюймов (38 см). На плате располо жен разъем, с помощью которого она может сопрягаться с различны ми устройствами. Назначение контактов этого разъема объясняется в табл. 4.14.

Таблица Назначение контактов разъема дальномера Polaroid Вывод Имя Комментарий / 2 Вход Когда - любой отраженный игнорируется 4 INIT Вход Когда INIT = изучается инфракрасный импульс 5 6 OSC Выход Импульсы частотой 49,4 кГц 254 Устройства управления роботами Таблица Назначение контактов разъема дальномера Polaroid (окончание) Вывод Имя Вход/выход Комментарий 7 ECHO Выход Принятый отраженный сигнал с открытым коллектором;

необходимо использовать «подтягивающий» резистор сопротивлением 4, 8 Вход Когда BINH 1 (blank inhibit), выключается игнорирование сигнала, отраженного от близких объектов 9 Vcc Обычно при конструировании своих устройств я выпаиваю этот разъем и исполь зую многожильный провод для подключения платы дальномера к основной схеме.

Во время работы дальномера на линиях и поддерживается сиг нал низкого уровня. При этом на линии INIT вырабатываются прямоугольные им пульсы. Во время высокого уровня напряжения сигнала INIT излучатель дально мера вырабатывает ультразвуковой сигнал. Отраженный сигнал, принятый приемником, формируется на линии ECHO. На рис. 4.62 показаны осциллограм мы обоих сигналов. На рисунке этого не видно, но после приема отраженного сигнала на линии INIT устанавливается низкий уровень напряжения.

Рис. 4.62. Осциллограммы и принимаемого сигналов дальномера В документации рекомендовано включать между шинами питания конденса тор емкостью 1000 мкФ для снижения скачков напряжения во время работы из лучателя.

Следует помнить, что для работы ультразвукового излучателя в схеме выраба тывается достаточно большое напряжение, и если держать модуль излучателя Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств в руках, то можно получить серьезный удар током. Ни в коем случае не допускайте того, чтобы сразу обе ваши руки контактировали с излучателем или соединитель ными проводами. По собственному опыту я могу утверждать, что касание одной рукой не проходит безболезненно.

Максимальное расстояние, на котором дальномер Polaroid 6500 может обна руживать предметы, равно 35 футам (примерно м). Соответствующая задерж ка прихода отраженного сигнала составляет около 64,4 мс. Это значит, что если отраженный сигнал не обнаружен спустя 65 мс, то можно считать, что в зоне дей ствия детектора нет посторонних объектов.

4.27. ПОДКЛЮЧЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДАЛЬНОМЕРА К МИКРОКОНТРОЛЛЕРУ В одном из вышеописанных проектов для декодирования команд дистанционного управления мы осуществляли программное измерение длительности импульсов, подаваемых на вход RBO/INT микроконтроллера. Этот же принцип будет исполь зоваться для измерения задержки прихода отраженного сигнала ультразвукового дальномера. Время, прошедшее с момента срабатывания ультразвукового излуча теля до регистрации сигнала приемником, будет пересчитываться микроконтрол лером в футы и дюймы и выводиться на экран жидкокристаллического дисплея.

Принципиальная схема рассматриваемого устройства показана на рис. 4.63, схема размещения элементов на макетной плате - на рис. 4.64, а список использо ванных элементов приведен в табл. 4.15.

Vcc = Vcc Vcc Рис. 4.63. Принципиальная схема ультразвукового дальномера 256 Устройства управления роботами Дальномер Polaroid а а а а а в а вв о Рис. 4.64. Схема размещения элементов дальномера на макетной плате Таблица Список использованных элементов Обозначение Элемент Примечание U1 Микроконтроллер U2 Сдвиговый регистр CR1 1N914 Любой кремниевый диод R1 10 0,25 Вт «подтягивания» напряжения на выводе до напряжения положительной шины питания R2 1 кОм;

0,25 Вт R3 кОм, Для контрастности 4,7 Ом;

0,25 Вт напряжения питания микросхем сз Оксидный конденсатор Жидкокристаллический дисплей /14 выводов), совместимый с Hitachi Керамический резонатор Для генератора тактовых импульсов на 4 МГц, со встроенными микроконтроллера конденсаторами Polaroid Материалы Макетная плата, монтажные провода, источник питания +5 В ' В скобках указаны отечественные аналоги, добавленные при переводе. — перев.

Так как линии INIT и ECHO дальномера имеют выход с открытым коллекто ром, то приходится использовать «подтягивающие» резисторы R4 и R5 сопротив лением 4,7 кОм. Для фильтрации бросков напряжения на шинах питания, которые Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств возникают из-за большого тока потребления ультразвукового излучателя и могут негативно повлиять на работу всех остальных элементов схемы, используется кон денсатор СЗ емкостью 1000 мкФ.

В качестве источника питания для этого устройства лучше взять что-нибудь помощнее. Если для всех конструкций, рассмотренных выше, можно было исполь зовать одну 9-вольтовую щелочную батарейку (или набор батареек АД соединен ных последовательно), то наша новая схема с таким источником питания, скорее всего, не заработает.

Текст программы можно найти в файле Code\Ultra\ultrac:

// 19 апреля 2002 - ультразвуковой Polaroid 6500.

// Индикация измеренного расстояния на жидкокристаллическом дисплее.

// // Для индикации используется жидкокристаллический дисплей, // подключенный к микроконтроллеру через двухпроводной интерфейс // на основе сдвигового регистра 74LS174.

// Используются прерывания от таймера каждую миллисекунду.

// // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F84/PIC16F627 работает на частоте 4 МГц.

// Используется внешний тактовый генератор.

// // Подключение выводов // RBO - сигнал ECHO ультразвукового дальномера Polaroid // (с "подтягивающим // - линия Clock интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// RB2 - линия Data интерфейса жидкокристаллического дисплея;

// - сигнал INIT ультразвукового дальномера Polaroid 6500.

// Глобальные переменные и константы:

int RTC = 0;

// Счетчик реального volatile char LCDDlay = 20;

// Длительность volatile char LCDState = 1;

// Номер текущего состояния.

volatile bit Clock static volatile bit ClockTRIS static volatile bit Data static volatile bit DataTRIS char * // Указатель на выводимое сообщение.

volatile char MessageOuti = 0;

// Смещение текущего символа в строке.

char = // Формат вывода измеренной дальности.

char Message2[9] = // Сообщение об ошибке.

unsigned int CheckDlay = 50;

// Пауза 500 мс между моментами // срабатывания ультразвукового излучателя.

unsigned int PulseStartRTC;

// Когда начался излучаемый импульс.

unsigned int PulseEndRTC;

// Когда закончился излучаемый импульс.

unsigned char // Значение счетчика таймера TMRO // в момент окончания излучаемого импульса.

9- 258 Устройства управления роботами unsigned char = 0;

- ожидание перед новым измерением.

// 1 - измерение задержки прихода отраженного сигнала.

// 2 - расстояние измерено.

// 3 - ошибка измерения.

unsigned long // Задержка в миллисекундах.

unsigned long // Количество дюймов.

unsigned long PulseFeet;

// Количество футов.

// Слово defined PIC16F84 selected // Для МК PIC16F84: •.

// кварцевый тактовый генератор, // таймер включен, // сторожевой таймер выключен, // защита кода отключена.

defined(_16F627) PIC16F627 with external XT oscillator selected _CONFIG(Ox03F61);

// Для МК PIC16F627:

// внешний тактовый генератор XT, // RA6/RA7 используются для ввода-вывода, // внешний сигнал сброса, // таймер включен, // сторожевой таймер // защита кода отключена, // детектор BODEN включен.

Unsupported MCU selected «endif // Служебные подпрограммы:

LCDNybble(char Nybble, char RS) // Запись полубайта в ЖКИ.

LCDByte(char Byte, char RS) // Запись байта в ЖКИ.

// Инициализация ЖКИ.

const LCDString) // Вывод строки на ЖКИ.

// Обработчик прерываний:

void interrupt char temp;

if { // Обработчик прерываний от таймера 0;

// Сбросить флаг прерываний от таймера TMRO.

RTC++;

// Инкремент счетчика реального времени.

Подключение к микроконтроллеру периферийных // Здесь можно разместить дополнительный код // для обработки прерываний от таймера // Работа с ультразвуковым дальномером:

if == 0) { // Пора выдать импульс // на ультразвуковой излучатель.

RTC;

= 1;

// Измерение расстояния.

RB3 = 1;

// Подать сигнал ШТ.

INTF = 0;

// Сбросить флаг прерывания.

INTE = // Разрешить прерывания // по приходе сигнала на вход RBO/INT.

CheckDlay = 500;

// Ждать 500 мс.

if (RTC > 64900) // Увеличить задержку CheckDlay += 200;

// на 200 мс.

if == 1) + 60) < { RB3 = 0;

// Неправильная задержка, INTF = 0;

// выключить дальномер.

INTE = 0;

PulseState = 3;

// Конец кода для работы с // Конечный автомат для } // Конец обработчика прерываний от таймера.

// Здесь можно разместить другие обработчики прерываний.

if (INTF) { // Обработчик прерываний // по фронту сигнала на выводе RBO/INT.

= TMRO;

// Запомнили момент окончания импульса.

= RTC;

RB3 = 0;

// Сброс сигнала INIT дальномера.

PulseState = 2;

INTF = // Сбросили флаг прерывания.

INTE = 0;

// Запретили прерывания по входу RBO/INT.

} // Конец обработки прерываний по фронту сигнала // на входе RBO/INT.

} // Конец обработчика прерываний.

// Главная программа:

void unsigned int Служебная переменная.

OPTION = OxOD1;

// работает с таймером TMRO, // коэффициент деления равен 4.

TMRO. // Начальный сброс таймера TMRO.

TOIE // Разрешение прерываний от таймера TMRO.

6IE = 1;

// Разрешение обработки прерываний.

260 Устройства управления роботами // Инициализация порта, к которому подключен // Здесь можно другие периферийные устройства.

RB3 = 0;

// Вывод RB3 перевели в режим выходного TRISB3 вывели сигнал низкого уровня.

while (1 == 1) { // Бесконечный цикл.

// Здесь можно разместить код верхнего уровня.

{ // В зависимости от case 2: // Вывод результата измерения.

= * 256) + (long) PulseEndTMRO) * 40;

PulseTime -= PulseStartRTC * (256 * PulseTime / 1533;

PulseFeet = Pulselnches / 12;

Pulselnches = Pulselnches % 12;

if PulseFeet / 10) == 0) 1] = ' ';

// Расстояние меньше 10 футов, // отображаем пробел // вместо первой else Message[1] = temp + = (PulseFeet % 10) + if = Pulselnches / 10) 0) = ' ';

else Message[5] = temp + = (Pulselnches % 10) + LCDOut(Message);

PulseState = 0;

// Ждать следующего break;

case 3: // Ошибка.

LCDOut(Message2);

PulseState = 0;

// Ждать следующего } // Конец оператора switch.

} // Конец оператора while.

} // Конец главной программы.

Здесь после включения питания и небольшой задержки (около 50 мс) начина ется процесс измерения расстояния до ближайшего объекта в поле зрения детек тора. Если объект не найден, то есть находится слишком близко (на расстоянии менее 46 см) или слишком далеко (дальше м), то на жидкокристаллическом дисплее отображается сообщение INVALID (ошибка). Если расстояние до объек та лежит в пределах рабочего диапазона дальномера, то на дисплей выводится из меренная дальность в футах и дюймах.

Для перевода длительности задержки отраженного сигнала в единицы дли ны полученное количество микросекунд умножается на 10 и делится на 1533.

Это эквивалентно делению на но не требует использования вещественной Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств арифметики. После того как вычислено расстояние в дюймах, полученное значе ние делится на целая часть результата дает необходимое количество футов.

Результат вычислений высвечивается на жидкокристаллическом дисплее.

Перед загрузкой этой программы в микроконтроллер желательно выполнить моделирование с помощью симулятора MPLAB. Для имитации входных воздей ствий я подготовил файл Code\Ultra\ultrasti:

! Моделирование сигнала, принимаемого дальномером.

!

! Предполагаем, что излучатель посылает импульс ! через 51200 после включения питания.

! Через 23148,3 мкс после этого приходит отраженный ! что соответствует расстоянию 7" (12 футов 7 дюймов).

I ! Момент прихода отраженного сигнала: 51200 + 23148 = 74348.

!

! Приемник дальномера подключен к выводу ! Майк Предко ! 19 апреля 2002 года Step RBO RB4 RB5 RB6 RB 1 0 0 0 0 0 ! Сначала все ! уровни низкие.

15000 0 0 0 0 30000 0 0 0 1 45000 0 0 1 1 60000 0 1 1 74348 1 1 1 1 1. ! Пришел передни ! отраженного импульса.

75000 фронт ! отраженного импульса.

Здесь мы моделируем расстояние до объекта, равное 12 футам 7 дюймам (3,84 м). В файле стимулов указываются только входные сигналы;

здесь не опре деляется значение выхода RB3, к которому подключена линия INIT дальноме ра. Состояние этой линии определяется программой, а не файлом стимулов. Мы предполагаем, что программа устанавливает на линии INIT сигнал высокого уровня через 51200 мкс после начала моделирования. Спустя 23148 мкс после этого приходит отраженный сигнал, то есть мы подаем единичный уровень на вход RBO микроконтроллера.

Внимательный читатель заметит, что входы RB4, RB5, RB6 и RB7 в схеме не используются, поэтому их включение в файл стимулов может вызвать недоумение.

Дело в том, что я (как, вероятно, и кто-нибудь из вас) часто терял много времени, выполняя пошаговый прогон программы, прежде чем обнаружить, что забыл в са мом начале подключить файл стимулов. Тогда все приходится начинать заново.

То есть на количество микросекунд, которое требуется звуку для преодоления расстояния длиной один дюйм (туда и обратно). - Прим. перев.

В одном футе двенадцать дюймов. - Прим. перев.

262 Устройства управления роботами Если указать в файле стимулов неиспользуемые входы и изменять их состояние с самых первых шагов, то уже в начале моделирования можно убедиться в том, что входные воздействия подаются правильно.

Разумеется, вы можете не использовать данный прием - в этом случае ваш файл стимулов для отладки описанной программы будет состоять всего из двух столбцов (номера шага и соответствующих значений на входе RBO).

Напомню, что для подключения файла стимулов к проекту надо выполнить команду главного меню Debug Simulator Stimulus Pin Stimulus Enable (Отладка Входные воздействия Файл стимулов Подключить). В папке следует выбрать файл и нажать кнопку ОК. После этого мож но загрузить конфигурацию окна просмотра Watch, указав файл P16F627.wat.

Установите точку останова в первой строке ветви case 2 оператора выбора:

= » 256) (long) • 40;

Нажмите клавишу F6, чтобы подать сигнал сброса микроконтроллера, и запу стите программу нажатием клавиши F9.

После того как сработает точка останова, выполните команду меню Window File Registers (Окно Регистровый файл), чтобы вывести на Рабочий стол окно, в котором отображается содержимое регистров микроконтроллера. Чтобы лег че было найти строку, где хранится текст выводимого на дисплей сообщения, надо переключить это окно в режим ASCII. Для этого щелкните по пиктограмме в левом верхнем углу окна File Register Window и выберите пункт ASCII Display (Тексто вый формат).

Теперь выполните в пошаговом режиме (клавиша F7) еще несколько строк выполнение не дойдет до строки Постепенно вы сможете видеть, как будет заполняться строка сообщения. Об ратите внимание, как медленно продвигается процесс моделирования. Каждая строка программы, содержащая оператор умножения или деления, выполняется несколько миллисекунд, не раз приостанавливаясь из-за процедуры обработки прерываний.

Вот почему вся обработка информации, достаточно сложная, должна прово диться в главной программе, а не в процедуре обработки прерываний. Если бы мы выполняли вычисления в обработчике прерываний, то многие запросы на преры вание были бы пропущены, так как во время работы обработчика другие преры вания запрещены.

Кроме того, пошаговой отладке вы должны заметить, что расстояние вы числяется неправильно. Вместо ожидаемой нами строки 7" в окне File Register Window мы увидим 1" Причиной ошибки послужила небрежность, допущенная мною при составле нии файла стимулов.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Выполните сброс (клавиша F6) и поставьте точку останова в строке RB3 = 1;

обработчика прерываний. Если теперь запустить выполнение программы клави шей F9, то можно убедиться, что включение излучателя дальномера произойдет на 52037-м командном цикле, а не на 51200-м, как ожидалось. Лишние 837 циклов задержки соответствуют ошибке в 5,46 дюймов см) при измерении дально сти. При вычитании из 7 числа 5,46, округляя до целых, как раз получим значение 1, которое выдает наша программа.

Если мы теперь исправим файл стимулов так, чтобы отраженный сигнал появ лялся не на 73248-м, а на 75185-м шаге моделирования, то увидим правильное значение 7".

Советую вам вернуться к предыдущим проектам и создать похожий файл сти мулов для моделирования приложений whisker.c и remote.c.

Возможно, кому-то процесс моделирования покажется скучным, но уверяю вас, что прогон программы в симуляторе сэкономит многие часы, которые вам пришлось бы провести, безуспешно пытаясь найти ошибку в неправильно рабо тающем устройстве.

4.28. СВЕТОВЫЕ ДАТЧИКИ Не так уж сложно наделить нашего робота элементарной способностью реагиро вать на свет. Разумеется, пока речь не идет о распознавании изображений, но мы без труда можем добавить к описанным выше конструкциям несколько световых датчиков и так изменить управляющую программу, чтобы робот двигался в сто рону источника света, подобно тому как это делают насекомые.

Обычно для этого в передней части корпуса под углом 45° к продольной оси робота устанавливают два фотодиода, каждый из которых будет иметь свое поле обзора, как показано на рис. 4.65. Такое расположение световых датчиков позво лит легко определить направление до источника света.

Поле обзора Поле обзора левого фотодиода правого фотодиода Рис. 4.65. Границы поля обзора левого и правого световых датчиков 264 Устройства управления роботами Разумеется, можно не ограничиваться двумя фотодиодами спереди, а располо жить их по всему периметру, робот мог реагировать и на те источники све та, которые расположены сзади.

В качестве датчиков света подойдут не только фотодиоды, но также фототран зисторы или фоторезисторы из сульфида кадмия.

Принцип работы датчиков света основан на том, что сопротивление фоторези стора или фотодиода в обратном включении (либо коллектор-эмиттерное сопро тивление фототранзистора) изменяется под действием света: оно уменьшается при увеличении освещенности. Что касается фотодиода, он может использовать ся и в качестве фотоэлемента, то есть служить источником фототока, сила кото рого тем больше, чем ярче освещен фотодиод. Сила фототока очень мала - она должна быть увеличена с помощью специальной электронной схемы. При работе с фототранзисторами часто используют включение по схеме Дарлингтона, кото рое позволяет усилить сигнал.

Фоторезисторы обычно весьма инерционны (имеют время реакции порядка десятков и даже сотен миллисекунд), поэтому они не могут быть использованы для регистрации быстрых изменений освещенности, например для приема сигна лов дистанционного управления. Даже, возможно, придется уменьшить скорость движения робота до минимума, чтобы он успевал сканировать все окружающее пространство в поисках источника света.

Тем не менее фоторезисторы из сульфида кадмия весьма популярны в радио любительских конструкциях;

так, датчики на их основе обладают хорошей чув ствительностью, то есть имеют максимальное отношение изменения тока через резистор к соответствующему изменению освещенности.

Все три описанных типа световых vref датчиков формируют аналоговый сигнал.

Но микроконтроллер работает только с сигналами, представленными в цифро I I чтобы ввести в мик I I - выходной код роконтроллер сигнал, снимаемый с ана логового светового датчика, можно использовать аналого-цифровой преоб (АЦП). Схема подключения показана на рис. 4.66. Здесь фоторезис Рис. сопротивления является нижним плечом делителя с напряжения источника питания, а в ка честве верхнего плеча используется пре цизионный резистор. Напряжение в средней точке делителя преобразуется с помощью АЦП в цифровой код и подается на вход микроконтроллера. Для рабо ты АЦП обычно требуется высокостабильный источник опорного напряжения Vref.

Сопротивление прецизионного резистора должно быть равно наибольшему воз можному сопротивлению фоторезистора.

Если необходимо, чтобы выходной код АЦП увеличивался при возрастании освещенности фоторезистора, надо поменять местами плечи делителя, то есть переставить фоторезистор и прецизионный резистор.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Другой способ измерения уровня яркости не требует использования АЦП (рис. 4.67). Здесь вывод микроконтроллера подключен к средней точке делите ля напряжения, нижнее плечо которого, как и в предыдущей схеме, образовано сопротивлением фоторезистора, а в верхнем плече установлен конденсатор. Сна чала вывод микроконтроллера переводится в режим выходного и на него пода ется импульс напряжения;

в результате происходит разряд конденсатора. После этого вывод микроконтроллера переключается на ввод сигнала, а конденсатор начинает снова заряжаться, напряжение на нем увеличивается. Как следствие, напряжение в средней точке делителя уменьшается. Когда оно достигнет порога переключения, на входе микроконтроллера будет зафиксирован сигнал низкого уровня. Время разряда конденсатора тем больше, чем меньше сопротивление фо торезистора, то есть чем меньше он освещен.

Vcc Чтение порта Выходной сигнал Порог Перезаряд конденсатора переключения Рис. 4.67. Измерение сопротивления фоторезистора с помощью Для вычисления времени, в течение которого напряжение на входе микрокон троллера падает от напряжения питания делителя Vcc до напряжения переключе ния, можно использовать приближенную формулу Т = 2,2 х R х С.

Эта формула позволяет лишь оценить ожидаемое время разряда конденсатора по порядку величины - реальное время зависит не только от емкости конденсато ра, но и от напряжения питания и характеристик входных цепей микроконтрол лера, поэтому для более точных измерений приходится проводить индивидуаль ную градуировку.

Наконец, третий метод ввода аналогового сигнала основан на использовании встроенного в микроконтроллер аналогового компаратора (рис. 4.68). Здесь оба плеча делителя напряжения образованы сопротивлениями фоторезисторов, а сиг нал с общей точки их соединения подается на вход микроконтроллера, где срав нивается компаратором с опорным значением Vref. Если напряжение, снимаемое с делителя, больше опорного (это говорит о том, что верхний фоторезистор освещен 266 Устройства управления роботами Vref Левый фоторезистор Выход Правый фоторезистор Компаратор Рис. сопротивления фоторезисторов с помощью компаратора меньше, чем нижний), то на выходе аналогового компаратора будет сигнал высо кого уровня, а в противном случае - сигнал низкого уровня.

Последний метод очень прост, но менее информативен, поскольку позволяет только определить, какой световой датчик освещен больше, а какой меньше, в то время как предыдущие два метода действительно обеспечивали измерение уров ня освещенности.

Следует помнить, что все три метода ввода аналоговых сигналов имеют низ кую помехоустойчивость. Может даже потребоваться выключать двигатели на то время, пока длится опрос световых датчиков.

Если вы хотите, чтобы ваш робот с высокой достоверностью определял направ ление до источника света в любой обстановке, то, вероятно, придется использо вать небольшую телекамеру. Ее видеосигнал можно будет подвергнуть неслож ной обработке, чтобы найти наиболее освещенный участок комнаты.

4.29. ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОВЫХ ДАТЧИКОВ К МИКРОКОНТРОЛЛЕРУ В предыдущем разделе мы познакомились с тремя основными методами подклю чения световых датчиков к микроконтроллеру. Каждый из них имеет свои пре имущества и недостатки;

мы еще обсудим их, но сначала рассмотрим несколько конкретных примеров.

Обычно используется дифференциальная схема на двух фоторезисторах, включенных по схеме делителя напряжения (как на рис. 4.68). Когда оба фоторе зистора освещены одинаково, то их сопротивления примерно равны, и в средней точке делителя напряжение равно половине напряжения питания. Если верхний фоторезистор освещен больше, чем нижний, то его сопротивление меньше;

в этом случае напряжение, снимаемое с делителя, больше половины напряжения пита ния. Наоборот, если больше освещенность нижнего резистора, то напряжение в средней точке делителя меньше половины напряжения питания.

Чтобы узнать, какой из двух фоторезисторов освещен больше, достаточно ис пользовать аналоговый компаратор, один вход которого должен быть подключен к выходу делителя, а на второй следует подать напряжение, равное половине Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств напряжения питания делителя. Как мы уже говорили в главе 3, микроконтроллер имеет два встроенных аналоговых компаратора. Поэтому для нашего первого примера выберем именно этот способ подключения датчиков.

Принципиальная схема показана на рис. 4.69. Здесь мы будем формировать опорное напряжение для компаратора с помощью средств, встроенных в микро контроллер. Мы должны запрограммировать внутренний источник, чтобы его на пряжение равнялось половине напряжения питания микроконтроллера. Для про верки это напряжение подается на вывод RA2.

Vcc Vcc Рис. 4.69. Схема подключения фоторезисторов к микроконтроллеру На рис. 4.70 показана схема размещения элементов на макетной плате. По срав нению с предыдущими конструкциями почти ничего не изменилось, только до бавлены два фоторезистора. На рис. 4.70 не показаны длинные провода, исполь зуемые для подключения фоторезисторов. Возможно, для проверки работы нашего устройства вы разместите их прямо на макетной плате, но в работающем устройстве они должны быть вынесены на переднюю панель корпуса робота, как можно дальше от друга.

Чтобы в средней точке делителя, образованного сопротивлениями этих фото резисторов, напряжение в точности равнялось половине напряжения питания, же лательно использовать еще резистор R4, с движка которого можно снимать выходное напряжение делителя (как показано на врезке к рис. 4.69, в ле вом верхнем углу).

268 Устройства управления роботами Vdd/ Левый • Правый В ВВ в о а пои п DD вв в G в п в в в в в в в п п в в Рис. 4.70. Схема размещения элементов на макетной плате Перечень использованных в схеме элементов приведен в табл. Некоторые указанные там элементы потребуются нам только для второго примера.

Таблица Перечень использованных Обозначение Элемент Примечание U1 PIC16F627 Микроконтроллер U2 Сдвиговый регистр CR1 Любой кремниевый диод R1 «Подтягивающий» резистор R2 1 0,25 Вт R3 10 кОм, Для регулирования контрастности дисплея и яркости светодиода R4 кОм, подстроечный Можно исключить 470 Ом;

0,25 Вт Используются только во второй схеме Фоторезистор, при нулевом освещении мкФ Для фильтрации напряжения питания микросхем мкФ Используются только схеме Жидкокристаллический дисплей выводов), совместимый с Hitachi Керамический резонатор Для генератора тактовых импульсов на 4 МГц, со встроенными микроконтроллера конденсаторами Материалы Макетная плата, монтажные провода, источник питания +5 В * В скобках указаны отечественные аналоги, добавленные при переводе. - перев.

Подключение к микроконтроллеру периферийных устройств Текст программы можно найти в файле // 24 апреля 2002 - два фоторезистора, дифференциальная схема включения.

// // Для индикации используется жидкокристаллический дисплей, // подключенный к микроконтроллеру через двухпроводной интерфейс // на основе сдвигового регистра 74LS174.

// // Используются прерывания от таймера каждую миллисекунду.

// // Замечания по аппаратным средствам:

// Микроконтроллер PIC16F627 работает на частоте 4 МГц.

// Используется тактовый генератор.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.